Благовещенский собор был заложен Иваном Грозным практически сразу после взятия Казани в 1552 году, но вначале на этом месте появилась лишь небольшая деревянная церковь, а сохранившийся до наших дней собор, начали строить десять лет спустя, в 1561 году.
Сейчас Благовещенский собор является одним из самых старых каменных зданий в Казани (вместе с башней Сююмбике), хотя за прошедшие 500 лет он много раз горел, после чего его восстанавливали, существенно перестраивали и реконструировали. В итоге, собор более чем в два раза увеличили по вместительности от изначальных размеров и он стал одним из крупнейших соборов в России.
Строили каменный Благовещенский собор псковские мастера Яков Постник и Иван Ширяй. Архитектура собора сохраняет черты псковской школы, хотя за основу проекта при строительстве был взят Успенский собор Московского Кремля. За пять лет до этого Яков Постник вместе с другим мастером Бармой построил в Москве Храм Василия Блаженного в честь взятия Казани.
До 1918 года Благовещенский собор был кафедральным храмом Казани. Святыней храма считаются мощи архимандрита Гурия. После очередного пожара, в 1855 году к собору была пристроена западная часть. В этом виде он сохранился до наших дней. На сводах с западной стороны была сделана красивая роспись об истории Казани.