La principal reliquia de la catedral es el icono milagroso de Nuestra Señora de Kazán, que, según la tradición, salvó a Rusia de los invasores en varias ocasiones. Fue ante esta imagen donde Mijaíl Kutúzov rezó antes de partir hacia el ejército en 1812, y tras la victoria sobre Napoleón, las cenizas del gran mariscal fueron depositadas en la catedral.
Exteriormente, la catedral recuerda a la basílica de San Pedro en Roma — Voronijin tomó como modelo la basílica clásica con columnata. Sin embargo, añadió un detalle único: la columnata no está orientada hacia el centro de la ciudad, sino hacia la avenida Nevski, creando un efecto de entrada solemne y expandiendo visualmente el espacio de la principal arteria de la ciudad.
La altura de la catedral es de 71,6 metros, y la longitud de la columnata es de 173 metros. Está formada por 96 columnas de orden corintio, talladas en granito monolítico. En su interior, el templo está decorado con 56 columnas de granito rosa finlandés, y su interior impresiona por sus pinturas murales, estucos y mosaicos creados por los mejores artistas del siglo XIX — Karl Briulov, Fiódor Bronnikov y otros.