Строительство большого Знаменского собора началось в 1816 году и продолжалось 10 лет. Новый собор был заложен года как памятник победы в Отечественной войне 1812 года. По решению архиепископа Курского и Белгородского Феоктиста (Мочульского) руководство строительством возлагалось на архимандрита Курской Коренной пустыни Палладия (Белевцева), в прошлом артиллерийского офицера, выходца из курских дворян, а также на губернского архитектора П. К. Шмита. Возведение собора осуществлялось на пожертвования граждан и доходы Знаменского Богородицкого монастыря, существенный вклад внесли архиепископ Феоктист, скончавшийся в 1818 году и оставивший по завещанию крупную сумму на благоустройство храма, губернатор Аркадий Иванович Нелидов, представители курского дворянства и купечества. Тайный советник Григорий Аполлонович Хомутов, будучи большим знатоком архитектуры, оказал содействие в подборе мастеров и рабочих, обеспечил сотрудничество с лучшим московским подрядчиком каменных работ, который лично контролировал работу калужских каменщиков, возводивших стены храма. В течение многих лет курские краеведы называли автором проекта собора петербургского архитектора А. И. Мельникова, однако в настоящее время никаких документальных доказательств его причастности к созданию Знаменского собора не обнаружено, а имя автора первоначального проекта собора до сих пор остаётся неизвестным.