建筑師在設(shè)計(jì)這座教堂時(shí)遇到不少困難。其中之一，就是東正教要求教堂必須面向東方；受地理環(huán)境的制約，教堂只能以它的側(cè)面對(duì)著主要大街。建筑師們采取了把側(cè)面設(shè)計(jì)得十分壯觀的方法解決了這一難題。因?yàn)槿藗円豢礆舛确欠驳闹龋屯浟诉@不是教堂的正面。這種處理方法極其大膽，富有特色。高大的圓頂居中聳立在一排排圓柱上空，圓頂有70米高。大教堂正面的浮雕、北面柱廊上的雕刻、殿內(nèi)裝飾和油畫(huà)均出自名家之手?？ι酱蠼烫玫膬?nèi)部不大像一般的教堂，而更像一座宮殿。它明亮、輕快，以柱列分隔的長(zhǎng)形主堂高大寬敞，中央穹頂輝煌華麗，仰視可見(jiàn)一幅圣母圖，周邊飾以圣經(jīng)人物雕刻和水彩壁畫(huà)。

　　喀山教堂名稱來(lái)自于教堂內(nèi)所供奉的喀山圣母像。當(dāng)恐怖伊凡的軍隊(duì)突擊喀山時(shí)，在烽火中發(fā)現(xiàn)了這尊圣像畫(huà)。由于喀山圣母像不斷地傳出顯靈的事跡，故成了俄羅斯東正數(shù)教徒最敬奉的圣像之一。1612—1613年之間當(dāng)由德特里·玻扎爾斯基公爵所組成的民兵，在解救被波蘭軍隊(duì)所占領(lǐng)的莫斯科的戰(zhàn)役中，亦帶著這塊圣像畫(huà)。在喀山圣母的庇護(hù)之下，與波蘭軍隊(duì)的交戰(zhàn)得到了空前的勝利，從此圣像畫(huà)被視為俄-隊(duì)的守護(hù)神。1710年從莫斯科運(yùn)送一幅無(wú)論在造型，或構(gòu)圖上類似喀山圣母的圣像畫(huà)至圣彼得堡。當(dāng)俄皇保羅一世訪問(wèn)羅馬期間，曾下令于圣彼得堡的涅夫斯基大道上興建一座以羅馬的圣玻勒可萊·得·托里彼得教堂為設(shè)計(jì)藍(lán)本的石造教堂。整個(gè)工程歷時(shí)十年。這是一座獨(dú)一無(wú)二的俄式禮拜堂。

　　大教堂在抗擊拿破侖的戰(zhàn)爭(zhēng)年代中，其宗教意義已退于次要地位。殿內(nèi)存放過(guò)繳獲的戰(zhàn)旗和一些歐洲城市和城堡的鑰匙。1813年，俄軍統(tǒng)帥庫(kù)圖佐夫的靈柩被安葬在教堂北側(cè)祭壇。1837年在教堂前廣場(chǎng)上落成庫(kù)圖佐夫和巴克萊·德·托利統(tǒng)帥石雕像。至此喀山大教堂成了1812-1814年衛(wèi)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)的紀(jì)念館。

　　1932年起辟為國(guó)家宗教與無(wú)神論歷史博物館。這是世界上第一個(gè)以說(shuō)明宗教歷史、宣傳無(wú)神論為目的的博物館。館內(nèi)收藏涉及人類歷史上存在過(guò)的各種宗教的展品，多達(dá)17萬(wàn)件以上。其中有些反映人類原始宗教信仰的崇拜物和反映現(xiàn)代宗教信仰的崇拜對(duì)象的展品是迄今世界上獨(dú)一無(wú)二的。在“東方宗教”部可以見(jiàn)到佛教和道教的陳列品，以及豐富的迷信用品。其中最有趣的要算俄國(guó)漢學(xué)家阿列克塞耶夫于1906-1907年間收集的中國(guó)民間年畫(huà)，共1000幅，這是世界上最好的中國(guó)年畫(huà)整套藏品之一。該博物館所設(shè)圖書(shū)館是原蘇聯(lián)國(guó)內(nèi)宗教史文獻(xiàn)、無(wú)神論史類和宗教學(xué)研究著述藏書(shū)最多的圖書(shū)館，曾作為中心機(jī)構(gòu)向其他加盟共和國(guó)的博物館提供指導(dǎo)。