Arkitekten som vant konkurransen om den nye katedralen var den til da relativt ukjente Andrej Nikiforovitsj Voronikhin (1759–1814), som fikk tittelen arkitekt først samme år. Grunnsteinen ble lagt ned av tsar Alexander I 27. august 1801. Bare ti år seinere sto katedralen ferdig. Etter seieren over Napoleon i 1812 ble den et slags seiersmonument. Erobrede franske faner ble hengt opp i kirken og den russiske øverstkommanderende, feltmarskalk Mikhail Kutuzov (1745–1813), ble gravlagt inne i kirken. Seinere ble det satt opp en statue av ham utenfor. Kazan-katedralen var St. Petersburgs domkirke fra 1811 til 1858, da Isak-katedralen sto ferdig.