Это одна из ярких достопримечательностей Феодосии. История храма переплелась Топловским женским монастырем. Жители города пожертвовали обители территорию, на которой было устроено подворье и возведена церковь. Так же здесь организовали школу для девочек и странноприимный дом.
В конце XIX века храм получил в дар драгоценнейшую реликвию – икону Казанской божьей матери, с благословения списанной с хранящейся в Петербурге. К 1907 году воздвигли монументальный каменный собор. Несколько десятилетий при советской власти монастырь и подворье приходили в упадок, богослужения возобновились только после Великой Отечественной. Уже в новом веке с образованием новой епархии собор становится кафедральным.
Архитектуру здания отличает изящество и легкость. Плавные линии стен и перекрытий, купол византийского стиля создают радостное и светлое впечатление. Оно усиливается при осмотре внутреннего помещения – своды великолепно расписаны, а арочные окна дают обилие света.