喀山大教堂是根据沃罗尼欣的设计于1801-1811年建成的，专为存放俄罗斯东正教的重要圣物——喀山上帝之母圣像而建造，并因此而得名。1813年，俄军统帅库图佐夫的灵柩被安葬在教堂北侧祭坛。1837年在教堂前广场上落成库图佐夫和巴克莱·德·托利统帅石雕像。至此喀山大教堂成了1812-1814年卫国战争的纪念馆。1932年起辟为国家宗教与无神论历史博物馆。这是世界上第一个以说明宗教历史、宣传无神论为目的的博物馆。馆内收藏涉及人类历史上存在过的各种宗教的展品，多达17万件以上。其中有些反映人类原始宗教信仰的崇拜物和反映现代宗教信仰的崇拜对象的展品是迄今世界上独一无二的。该博物馆所设图书馆是原苏联国内宗教史文献、无神论史类和宗教学研究著述藏书最多的图书馆，曾作为中心机构向其他加盟共和国的博物馆提供指导。

建筑师在设计这座教堂时遇到不少困难。根据东正教教规要求圣堂必须面向东方，因而必然造成教堂往往是侧面对着主要大街。建筑师们采取了把侧面设计得十分壮观的方法解决了这一难题。因为人们一看气度非凡的柱廊，就忘记了这不是教堂的正面。这种处理方法极其大胆，富有特色。它的外貌具有典型的当时帝国风格的特征。大教堂正门两侧有造型严谨的古典式柱廊向外延伸，宏伟壮观，形成一个半圆形广场教。柱廊的后面露出高达70米的教堂圆顶。教堂前的广场上有一座花岗岩喷泉，还有两位俄国统帅库图佐夫和巴克莱·德·托利的纪念像。大教堂正面的浮雕、北面柱廊上的雕刻、殿内装饰和油画均出自名家之手。喀山大教堂的内部不大像一般的教堂，而更像一座宫殿。它明亮、轻快，以柱列分隔的长形主堂高大宽敞，中央穹顶辉煌华丽，仰视可见一幅圣母图，周边饰以圣经人物雕刻和水彩壁画。