Благовещенский Собор построен в 1561-1562 годах в северо-восточной части Казанского Кремля псковскими мастерами Постником Яковлевым и Иваном Ширяем на месте небольшой деревянной церкви, созданной по указу Ивана Грозного в 1552 году.
Собор представляет собой строение с 5 полукруглы мивыступами здания, примыкающий к основному объёму и 2 частями храма, выделенными для размещения дополнительного алтаря с престолом для богослужений.
Центральный объём сложен из белого камня, опирается на 6 столпов, имеет 4 боковых барабана (цилиндрическая верхняя часть здания, которая венчается куполом) с луковичными завершением и 1 центральный барабан, выполненный в стиле украинского барокко, 3 апсиды и боковые приделы с апсидами. Внутренние столбы в храме круглые, переход к главному куполу оформлен в виде сводчатой конструкции в форме части конуса (тромп), что визуально позволяет перейти от купола к кубическому объёму помещения.
В основном объёме имеется цокольный этаж, стены и крестовые своды которого выложены из тесанных блоков известняка. Цокольный этаж XVI века использовался как отдельный храм Всех Святых.
Фасад здания украшен узорчатыми поясками, соединенными ложными арками. Стены имеют полуовалы с внешним заострением и полукруглыми завершениями покрытия. Боковые луковичные главы голубого цвета украшены позолоченными звёздами, позолоченная центральная глава имеет барочную грушевидную форму.
С южной и северной сторон к центральному объему собора примыкают два кирпичных придела с полукруглыми апсидами; с запада – обширная двухсветная трапезная. Стены храма и трапезной расписаны масляными красками (живопись XIX века).
В 1996-2005 годах под руководством архитекторов Татарского специального научно-реставрационного управления Р.Р. Раимовой и И.Б. Харисовой велись работы по реставрации Благовещенского собора. 19 июля 2005 года собор вновь был освящён архиепископом Казанским Анастасием. 21 июля 2005 года Первую литургию в возрожденном соборе отслужил Патриарх Алексий II.
В настоящее время Благовещенский собор является действующим православным храмом, открытым для посещения. В подклети храма находится Музей истории Благовещенского собора, открытый для посещения.
До настоящего времени не сохранилась колокольня Благовещенского собора, которая была построена в XVII веке по благословению казанского митрополита Матфея. Пятиярусная 50-метровая белокаменная колокольня была видна каждому, кто въезжал на территорию Казанского