Казанский собор был заложен 27 августа 1801 года, в присутствии императора Александра I. Поначалу планировалось, что постройка завершится через три года, но на деле это заняло десять долгих лет. Новый собор был освящен митрополитом Амвросием 15 сентября 1811, в этом же году разобрали и старую церковь Рождества Пресвятой Богородицы.
Казанский собор имеет форму латинского креста, вход в него, согласно традициям, расположен на западе, а алтарная часть на востоке. К северному фасаду собора примыкает колоннада из 96 каннелюрованных колонн коринфского ордера высотой около 13 метров, поставленных в четыре ряда. Ее концы завершаются монументальными портиками, сделанными как сквозные проезды. Такая же колоннада должна была примыкать и к южному фасаду, но из-за недостатка средств эта часть проекта не была реализована. Над западным проездом собора размещено рельефное панно «Воздвижение медного змия» И.И.Прокофьева, над восточным — «Истечение Моисеем воды в пустыне» И.П.Мартоса. В интерьере следует отметить барельефы «Несение креста» Ф.Ф.Щедрина и «Взятие под стражу» Ж.Д.Рашетта.
До конца проект А.Н.Воронихина так и не был осуществлен — не была построена южная колоннада, не были установлены все статуи, не до конца было завершено внутреннее убранство. Во многом это связано с ослаблением влияния архитектора, после смерти графа А.С.Строганова. Он скончался спустя две недели после освящения собора и не успел воплотить свою идею — сделать Казанский собор усыпальницей собственного рода. А начавшаяся немного спустя Отечественная война 1812 года также оказала огромное влияние на развитие собора. После ее завершения храм стал пантеоном славы русского оружия. В нем был похоронен, скончавшийся во время Заграничного похода, фельдмаршал М.И.Кутузов. В храм были помещены знамена французской армии и ключи от завоеванных городов, а перед ним установили памятники героям войны М.И.Кутузову и М.Б.Барклаю-де-Толли.
Протяженность Казанского собора с запада на восток — 72 метра, с севера на юг — 57 метров, высота вместе с куполом — чуть больше 71 метра.
