До постройки Казанского собора, на Невском проспекте стояла церковь в честь Рождества Пресвятой Богородицы. В ней отправляли религиозные обряды императрица Анна Иоанновна и будущий император Павел I. В храме находился список с иконы Казанской Божией матери. В 1799 году на месте обветшавшей церкви решили построить величественный собор.
Согласно пожеланию императора Павла I, Казанский собор должен был походить на собор Святого Петра в Риме. Архитектор А.Н. Воронихин, победивший на конкурсе, создал храм в стиле классицизма. Помимо исполнения монаршего указа, колоннада из 96 колонн по 13 м каждая позволила красиво повернуть храм к Невскому проспекту и сделать северный вход главным.
Казанский собор был освящен в 1811 году. Перед отъездом на фронт перед иконой Казанской Божией матери преклонял колени М.И. Кутузов. Великий фельдмаршал похоронен в соборе, здесь же были выставлены французские знамена и ключи от взятых крепостей. В 1837 году перед собором открыты памятники М.И. Кутузову и М.Б. Барклаю-де-Толли.
О. Мандельштам в стихотворении \"Камень\" (1913) сравнивал Казанский собор с пауком-крестовиком, а его колоннаду - с рощей. В фильме Э. Рязанова \"Невероятные приключения итальянцев в России\" (1973), хромой ломает ногой колонну Казанского собора. В 2011 году Банком России выпущена серебряная монета \"Памятники архитектуры России\" с изображением собора.
Согласно проекту А.Н. Воронихина, с южной стороны храма предполагалась вторая колоннада, но она не была построена. В XIX веке собор был самым высоким зданием в городе - высота 71,6 метра. Купол диаметром 17 метров впервые в мире сделан из железа. Бронзовые двери скопированы с баптистерия Флоренции, но библейские сюжеты расположены произвольно.