Закладка нового храма произошла 27 августа (8 сентября) 1801 года в присутствии императора Александра I. На строительстве Казанского собора на общественных началах, в качестве помощника Воронихина работал архитектор и гравер - Алфёров Николай Федорович. Строительство было окончено в 1811 году и обошлось казне в 4,7 млн руб. 1 января 1811 года автор проекта Казанского собора, архитектор А. Н. Воронихин, был награждён орденом Святого Владимира 4-ой степени.

15 (27) сентября 1811 года митрополит Амвросий совершил освящение собора. В том же году была разобрана старая церковь.