Nel luogo in cui sorge l'attuale struttura, fu fondata nel 1565 una piccola chiesa in legno. La storia della cattedrale dei Santi Pietro e Paolo è invece legata allo zar Pietro I. Il 27 maggio 1722 egli visitò per la terza volta Kazan', alla vigilia della guerra russo-persiana. Durante la visita incontrò il famoso mercante della città Ivan Michljaev che viveva proprio a fianco della piccola chiesa in legno edificata nel 1565. Il 30 maggio, ultimo giorno di Pietro I a Kazan', lo zar festeggiò il suo cinquantesimo compleanno. In ricordo di quest'evento ed in segno di gratitudine, Ivan Michljaev decise di finanziare la costruzione di una sfarzosa ed imponente cattedrale. I lavori furono terminati nel 1726 e l'edificio fu consacrato dall'arcivescovo Sil'vestr Cholmov.