Самый большой храм Свияжска значительно отличается по внешнему облику от всех других построек острова. Выполненный в смешанном византийском стиле с элементами эклектики пятиглавый крестово-купольный храм близок по своей архитектуре к Кронштадскому собору Санкт-Петербурга. Размеры его внушительные: площадь 38 на 28 метров и 32 м в высоту. Собор напоминает многоярусную башню благодаря кольцу из 16 окон под полусферическим куполом.
Собор строился в 1896–1906 гг. по проекту Ф.Н. Малиновского и был освящен во имя чудотворной иконы Богородицы «Всех Скорбящих Радости». А один из приделов храма освятили в честь преподобного Серафима, который был канонизирован в 1903 г., другой — пророчицы Анны. Несмотря на ход истории внешний облик храма практически не изменился, интерьер церкви украшает настенная масляная живопись.
Собор имеет крестово-купольную композицию, своды поддерживаются четырьмя столбами. Напротив алтаря, на уровне среднего подкупольного объема размещены хоры, на которые ведет чугунная винтовая лестница. Собор увенчан массивным световым барабаном под сферическим куполом с крестом. Полусферические объемы, примыкающие к центральной части и ориентированные по сторонам света, перекрыты конхами.
Входы в собор (западный, северный, южный) выделены порталами с арочными проемами. Главный вход имеет справа и слева от входного портала многооконный пристрой, по бокам которого имеются притворы-кельи. В углах основного объема размещены декоративные башенки, перекрытые куполами с крестами. Окна арочные, различных размеров с наличниками из архивольтов различных профилей.
Стены украшены полукруглыми пилястрами, нишками, тягами, карнизами и фризами на разных уровнях. Двери, лестницы, парапеты и кресты выполнены из кованого металла. Определенную декоративность храму придает сочетание красного цвета кирпича и белой известковой промазки. Сегодня собор является главной доминантой в юго-восточной части острова.