История Казанского собора в Казани неразрывно связана с обретением, прославлением и почитанием в России чудотворной Казанской иконы Божией Матери. Эта чудотворная икона является одной из наиболее почитаемых в Русской Церкви. Среди всех Богородичных икон Казанский образ имеет наибольшее количество чудотворных почитаемых списков. 
До революции в сознании большинства русских людей название губернского города Казань ассоциировалось, прежде всего, с Казанской чудотворной иконой, хранившейся в Богородицком женском монастыре. 
Перед взятием Москвы русское ополчение усиленно молилось перед чудотворной иконой, в результате освобождение Москвы от поляков было приписано заступлению Божией Матери «ради Казанской иконы Ее». В память об этом событии было установлено второе всероссийское празднование Казанской иконе – 22 октября (4 ноября).
Список, бывший в ополчении, поместили в специально построенный на Красной площади Казанский собор. Другой чудотворный список находился в Казанском соборе Санкт-Петербурга. До революции Казань, Москва и Петербург оспаривали право считаться обладателями настоящей чудотворной иконы. В 1904 году Россию потрясло известие о краже в ночь на 29 июня чудотворной иконы из Казанского Богородицкого монастыря. Похитители вскоре были арестованы, но икона не была найдена. Версия о том, что икона сожжена или продана похитителями старообрядцам не нашла подтверждение. Следствие не дало ответа ни на один из волновавших верующих вопрос.
Однако, похищение иконы не остановило потока паломников к месту ее обретения. В 1910-1913 гг. в подземелье собора, непосредственно на месте обретения иконы был выстроен подземный храм. Более того, в Казани распространилось предание о том, что в действительности похищен был только чудотворный список, а настоящая древняя икона была сокрыта и сохранена старой игуменьей. Многие утверждают, что ныне эта сохраненная древняя Казанская икона Божией Матери находится в Казанской церкви Ярославских чудотворцев.
В Богородицком женском монастыре, основанный на месте явления чудотворной иконы царским указом в 1579 году, полностью восстановлен Казанский собор. Сюда едут паломники помолиться Пресвятой Богородице, явившей здесь Свой святой образ.