喀山大教堂是根據沃羅尼欣的設計于1801-1811年建成的，專為存放
俄羅斯東正教的重要圣物——喀山上帝之母圣像而建造，并因此而得名。1813年，俄軍統帥庫圖佐夫的靈柩被安葬在教堂北側祭壇。1837年在教堂前廣場上落成庫圖佐夫和巴克萊·德·托利統帥石雕像。至此喀山大教堂成了1812-1814年衛國戰爭的紀念館。1932年起辟為國家宗教與無神論歷史博物館。
這是世界上第一個以說明宗教歷史、宣傳無神論為目的的博物館。館內收藏涉及人類歷史上存在過的各種宗教的展品，多達17萬件以上。其中有些反映人類原始宗教信仰的崇拜物和反映現代宗教信仰的崇拜對象的展品是迄今世界上獨一無二的。該博物館所設圖書館是原蘇聯國內宗教史文獻、無神論史類和宗教學研究著述藏書最多的圖書館，曾作為中心機構向其他加盟共和國的博物館提供指導。
建筑師在設計這座教堂時遇到不少困難。根據東正教教規要求圣堂必須面向
東方，因而必然造成教堂往往是側面對著主要大街。建筑師們采取了把側面設計得十分壯觀的方法解決了這一難題。因為人們一看氣度非凡的柱廊，就忘記了這不是教堂的正面。這種處理方法極其大膽，富有特色。
它的外貌具有典型的當時帝國風格的特征。大教堂正門兩側有造型嚴謹的古典式柱廊向外延伸，宏偉壯觀，形成一個半圓形廣場教。柱廊的后面露出高達70米的教堂圓頂。教堂前的廣場上有一座花崗巖噴泉，還有兩位俄國統帥庫圖佐夫和巴克萊·德·托利的紀念像。
大教堂正面的浮雕、北面柱廊上的雕刻、殿內裝飾和油畫均出自名家之手。喀山大教堂的內部不大像一般的教堂，而更像一座宮殿。它明亮、輕快，以柱列分隔的長形主堂高大寬敞，中央穹頂輝煌華麗，仰視可見一幅圣母圖，周邊飾以圣經人物雕刻和水彩壁畫。
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