История Казанского собора в Санкт-Петербурге начинается со строительства придворной церкви Рождества Пресвятой Богородицы в 1733 году. В неё перенесли чтимый образ Казанской иконы Божией Матери. Церковь в народе зачастую называли Казанским собором, а во время правления Екатерины Петровны название стало официальным.
В 1799 году по указу Павла I был открыт конкурс на лучший проект будущего храма, который предполагалось построить на месте церкви. Павел I утвердил проект Чарльза Камерона, однако уже в ноябре 1800 года император изменил своё решение, отдав предпочтение идее архитектора Андрея Воронихина. Зодчий предложил оригинальную планировку с полукруглой колоннадой на фасаде, ориентированной на Невский проспект, что позволило гармонично вписать здание в городской ансамбль.
Закладка нового храма произошла 27 августа (8 сентября) 1801 года в присутствии императора Александра I. Строительство длилось 10 лет и завершилось в 1811 году. Несмотря на то, что основная часть строительства была завершена, внутренняя отделка продолжалась до 1829 года.
При возведении собора впервые использовались металлические конструкции. Купол храма стал первым, выполненным из ковкого железа.
Казанский собор считается музеем российского природного камня, при его строительстве использовали известковый туф, пудостский камень, похожий на итальянский травертино, карельский мрамор, порфир, яшму и розовый гранит.
Алтарь собора ориентирован не на восток, как это принято в православных храмах, а на север. Это было сделано для того, чтобы главный фасад собора был обращён к Невскому проспекту — главной улице города.
В советское время в здании Казанского собора находилось самое крупное собрание книг по истории религии, библиотекой активно пользовались учёные.
В 2000 году Казанский собор был окончательно передан Русской Православной Церкви.