Главный храм Тульской епархии построен в 1776 году. Он расположен на возвышенности, благодаря чему выделяется из общей панорамы города и виден практически из любой точки Тулы. Во внешнем облике собора прослеживаются черты барокко и классицизма, а нетипичные для церковной архитектуры оконные проемы придают ему схожесть с гражданскими зданиями. Трехъярусная колокольня храма была построена в 1833‒1859 годах. Ее венчает шпиль, а общая высота сооружения достигает 82 метров. Главные святыни собора — Казанская икона Божией Матери и образ Николая Чудотворца афонского письма. Их удалось сохранить после разрушения Казанской церкви в советское время. Возле храма расположен старинный некрополь.
