с посещением Казани императором Петром I, направлявшимся в персидский поход. Прибыв в город 27 мая 1722 года, император остановился в доме Михляева. В память об этом событии Иван Афанасьевич решил вместо небольшой деревянной церквушки построить каменный двухэтажный собор. Закладка храма состоялась в 1723 году. Долгое время в Казани бытовала легенда, согласно которой в закладке собора принимал участие сам император Петр I, однако документально это не подтверждается. Храм, по тем временам, строился очень быстро, и уже в 1726 году состоялось его освящение. В том же году была построена отдельно стоящая колокольня. Под колокольней был устроен фамильный склеп семьи Михляевых, где в 1728 году был погребен строитель собора Иван Афанасьевич. Главный летний храм, разместившийся на втором этаже, был освящен во имя святых Первоверховных апостолов Петра и Павла. Теплый храм на первом этаже — в честь Сретения Господня. Два небольших придельных храма на первом и втором этажах освятили в честь чудотворных икон Божией Матери: верхний — «Живоносного Источника», нижний — «Неопалимой Купины». В 1850 году архитектурный облик собора дополнила изящная ограда, построенная по проекту известного архитектора Михаила Петровича Коринфского. За свою долгую историю храм неоднократно подвергался частичному разрушению, виной чему были многочисленные пожары 1742, 1749, 1774, 1815, 1842 годов. Особенно сильно собор пострадал в 1815 году, когда из-за сильных разрушений приход вынужден был на девять лет переместиться в расположенную неподалеку Гостиннодворскую церковь. В 1824-25 годах была произведена реконструкция храма, осуществленная за счет средств соборного старосты, казанского купца Саввы Степановича Зайцева, — деда выдающегося ученого-химика Александра Михайловича Зайцева. С 1841 года, почти целое столетие, старостами собора избирались представители другой знаменитой купеческой семьи — Унжениных. К 1880 годам собор сильно обветшал, основной причиной этого было разрушение фундамента, а колокольня даже стала крениться, потеряли первоначальный облик многие детали декора. Староста Петр Васильевич Унженин и настоятель собора, протоиерей Петр Малов, организовали в 1888-90 годах масштабную реконструкцию храма. Проект реконструкции составил архитектор Михаил Нилович Литвинов, архитектор Казанского университета, бывший впоследствии смотрителем здания Храма Христа Спасителя в Москве. Он скрупулезно, по детальным рисункам и чертежам, восстановил первоначальный облик собора. В ходе реконструкции были разобраны и вновь выстроены придельные храмы, паперти, лестницы, под колокольню подведен новый фундамент, восстановлена уникальная лепнина фасадов. В это же время на колокольне были установлены часы известного мастера Петра Ионовича Климова. Эти работы стали одним из первых в России примеров высокопрофессиональной реставрации памятников архитектуры.
В советское время собор продолжал действовать до 1939 года, после закрытия он официально считался памятником архитектуры, охраняемым государством. С 1950-х по 1980-е годы здесь размещался планетарий. В 1989 году, благодаря трудам недавно рукоположенного епископа Казанского и Марийского Анастасия, и активности верующих, храм был возвращен Церкви. Несмотря на то, что в течение пятидесяти лет храм был закрыт для богослужений, в нем сохранился древний семиярусный иконостас, богато украшенный, в традициях русского барокко. Иконостас был изготовлен в 1723-1726 годах, но после пожара 1815 года был обновлен художником Василием Туниным.