Полностью свой замысел – создать образец классицизма в церковной архитектуре – архитектору, как известно, воплотить не удалось – была построена лишь одна колоннада, другая, такая же, должна была украсить южный фасад храма, но ее не построили. Не возвели и колокольню. На двух пьедесталах должны были выситься бронзовые ангелы. Согласно проекту, перед собором планировался еще и обелиск. И вот, странное дело: на некоторых гравюрах того времени он действительно есть, а на других – его нет. Нет и документов о том, что обелиск в самом деле был построен. По некоторым данным, его сделали сначала из дерева, выкрасили под гранит, а потом снесли. Строительство храма обошлось казне почти в 5 миллионов рублей. В отделке его интерьеров принимали участие ведущие художники и скульпторы того времени: Брюллов, Бруни, Мартос, Гордеев, Пименов, Демут-Малиновский, Иванов, Боровиковский и другие. В 1893 году в Казанском соборе отпевали скоропостижно скончавшегося великого композитора Петра Ильича Чайковского.
Официальное название собора – собор Иконы Казанской Божьей Матери. Согласно легенде, эта икона была чудесным образом найдена в 1759 году во время штурма Казани – до этого она явилась во сне девятилетней девочке Матроне – дочке купца Онучина. В 1613 году чудотворную икону несли впереди народного ополчения во главе с Мининым и Пожарским, которое шло освобождать Москву от поляков. Затем икона стала семейной реликвией царского дома Романовых. Петр I перед Полтавской битвой молился перед ней. А затем повелел перенести икону в новую столицу и хранить в церкви Рождества Богородицы. Однако точно не известно, тот ли это подлинник, что нашли в Казани, или лишь его список. К тому же год переноса в точности неизвестен.
Икона считалась чудотворной. Еще в 1682 году великий святитель русской православной церкви Митрофан Воронежский пророчествовал юному Петру: «Ты воздвигнешь великий город в честь апостола Петра. Это будет новая столица, благословляю тебя на это. Казанская икона будет покровом для города и всего народа твоего. До тех пор, пока икона Казанская будет в столице и перед нею будут православные, в город не вступит вражеская нога».
В 1737 при Анне Иоанновне специально для иконы Казанской Богоматери на Невском возвели церковь Рождества Богородицы, которую тогда в народе прозвали «Казанской». В 1812 году перед тем, как принять командование русской армией, Кутузов обошел с нею все войска. В народе икону стали называть «Заступницей», «Матушкой Казанской». С 1940 года, когда большевики, разграбив Казанский собор, устроили в нем Музей истории религии и атеизма, она хранилась в Князь-Владимирском соборе.
Верующие считали, что именно благодаря ей город не могли взять немецкие войска. Некоторые авторы, пишущие об истории Петербурга, утверждают также, будто в 1944 году икону вынесли из храма и пронесли по всем воинским частям, готовившимся к прорыву блокады. Однако вряд ли в те времена такое могло произойти. Хотя после начала войны Сталин изменил отношение к церкви и дал ей послабления, священников в войска все-таки не допускали. А потом эта икона таинственным образом исчезла. Позднее обнаружилось, что она находится в покоях папы Римского в Ватикане. В 2004 году делегация Ватикана прибыла в Москву и вернула икону русскому патриарху. Есть легенда о том, будто оригинал иконы был похищен еще в 1904 году. Специальная комиссия из работников министерства культуры, представителей русской православной церкви и Ватикана пришла к выводу, что в покоях у папы хранился не подлинник – а список, сделанный в XVIII веке. Однако прежний патриарх Московский и Всея Руси Алексий заявил, что и эту копию церковь считает чудотворной.
Украшением Казанского собора был иконостас, отлитый из серебра, которое пожертвовал фельдмаршал Кутузов. Это серебро его казаки отбили у французов во время войны 1812 года. Речь шла о награбленной захватчиками в Москве серебряной утвари из московских церквей и частных домов. Большевики, ограбившие собор, драгоценный иконостас сняли и отправили на переплавку.
Другое чудо Казанского собора – явление мощей Серафима Саровского. Он был одним из самых почитаемых в России святых. Когда большевики стали разорять, уничтожать по всей стране церкви и монастыри, его чудотворные мощи исчезли. Раки со святыми тогда вскрывали, чтобы «разоблачать попов», а святые мощи безжалостно уничтожали или выбрасывали. Мощи Серафима Саровского тоже считали утраченными. Однако в 1990 году в подвалах Казанского собора, где хранились экспонаты антирелигиозного музея, неожиданно обнаружили ящик с останками, которые не проходили по описи. Проведенная экспертиза показала, что это и есть исчезнувшие мощи Серафима Саровского.