В Казанском монастыре первым каменным храмом был Казанский, построенный в 1649 году. В 1845 году он был заменен на новый, гораздо более грандиозный собор, сохранившийся до наших дней.

Нынешний Казанский собор построен по проекту архитектора А.И.Мельникова, в стиле позднего классицизма. Большое, массивное здание увенчано пятью крупными главами на световых барабанах. Четверик с трех сторон окружен большими портиками в несколько колонн; по всем фасадам расставлены колоннады, подобно тому, как это сделано в Исаакиевском соборе в Санкт-Петербурге.

При соборе была высокая изящная колокольня (1828), одна из самых высоких в Ярославле, снесенная в советское время.

После событий белогвардейского мятежа 1918 г. монастырь упразднен, все имущество изъято, монахини направлены в Толгский монастырь, где пребывали до его закрытия. С 1919 г. - по 1922 гг. на территории обители - концентрационный лагерь. В 1928г. в Казанском соборе на высоте 9 м. устроено железобетонное перекрытие для размещения Государственного архива Ярославской области. Покровский храм в 1930-е гг. переоборудован под библиотеку, а в 1948 г. под планетарий.

С 1998 г. в Казанском соборе вновь открыт женский монастырь и определена настоятельницей святой обители монахиня Толгского Свято-Введенского женского монастыря - Михаила. За 4 года монастырю переданы: Казанский собор, домовая Сретенская церковь, часть келейного корпуса.