喀山大教堂是根据沃罗尼欣的设计于1801一1811年建成的，它的外貌具有典型的当时帝国风格的特征。教堂最显著的特征是它有一个呈半圆形的柱廊。柱廊的后面露出高达70米的教堂圆顶。
      建筑师在设计这座教堂时遇到不少困难。其中之一，就是东正教要求教堂必须面向东方；受地理环境的制约，教堂只能以它的侧面对着主要大街。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。高大的圆顶居中耸立在一排排圆柱上空，圆顶有70米高。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。
      喀山教堂名称来自于教堂内所供奉的喀山圣母像。当恐怖伊凡的军队突击喀山时，在烽火中发现了这尊圣像画。由于喀山圣母像不断地传出显灵的事迹，故成了俄罗斯东正数教徒最敬奉的圣像之一。1612—1613年之间当由德特里·玻扎尔斯基公爵所组成的民兵，在解救被波兰军队所占领的莫斯科的战役中，亦带着这块圣像画。在喀山圣母的庇护之下，与波兰军队的交战得到了空前的胜利，从此圣像画被视为俄国军队的守护神。1710年从莫斯科运送一幅无论在造型，或构图上类似喀山圣母的圣像画至圣彼得堡。当俄皇保罗一世访问罗马期间，曾下令于圣彼得堡的涅夫斯基大道上兴建一座以罗马的圣玻勒可莱·得·托里彼得教堂为设计蓝本的石造教堂。整个工程历时十年。这是一座独一无二的俄式礼拜堂。
      大教堂在抗击拿破仑的战争年代中，其宗教意义已退于次要地位。殿内存放过缴获的战旗和一些欧洲城市和城堡的钥匙。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。在“东方宗教”部可以见到佛教和道教的陈列品，以及丰富的迷信用品。其中最有趣的要算俄国汉学家阿列克塞耶夫于1906-1907年间收集的中国民间年画，共1000幅，这是世界上最好的中国年画整套藏品之一。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。