Первый каменный храм города строили на средства прихожан, а царь Алексей Михайлович пожертвовал сто рублей и передал икону Тихвинской Божией Матери. Место для церкви выбрали намоленное ― внутри кремлевских стен когда-то стояли деревянные храмы. Росписи в соборе делали знаменитые костромские мастера Гурий Никитин и Василий Ильин.