Больше сорока лет прослужил в храме протоиерей Стефан Михайлов Гольмский. В ходе археологических раскопок 2000 г. на территории между современным зданием Казанского собора и Невским проспектом выявлены фундаменты церкви. Ещё в 1773 г. при помощи французского художника Юбера Робера граф Александр Сергеевич Строганов составил под влиянием масонских идей художественную программу, главным пунктом которой было строительство подобия «св. Петра» на Неве. Выбранный участок на Невском проспекте между Екатерининским каналом (ныне канал Грибоедова) и Большой Мещанской улицей (ныне Казанская) находился поблизости от дворца графа А.С. Строганова на Невском проспекте. В 1790 гг. граф А.С. Строганов построил западный корпус дворца с расчётом на предстоящее строительство храма (в 1805 г. он пристроил к этому корпусу «масонский храм», так называемый Физический кабинет, с видом на собор). Императрица Екатерина II не одобрила программу графа А.С. Строганова. Однако в 1782 г., ещё до вступления на престол, великий князь Павел Петрович высказал пожелание иметь в столице храм, который бы мог соперничать по значению с римским собором св. Петра. Это пожелание совпало с замыслом графа А.С. Строганова, и ему была оказана поддержка. Исследователи полагают, что строительство было также приурочено к 100-летию города. Проекты представили Чарльз Камерон (проект не сохранился), Пьетро ди Готтардо (Пётр Фёдорович) Гонзаго и Жан-Франсуа Тома де Томон. Два последних архитектора хотели создать центрическую постройку и ориентировались на римский Пантеон (в духе проектов Николая Александровича Львова и Джакомо Антонио Кваренги 1770–1780 гг.). 14 ноября 1800 г. император Павел одобрил проект архит. Андрея Никифоровича Воронихина. Активно выдвигая своего архитектора, А.С. Строганов хотел продемонстрировать успехи отечественного искусства и иметь возможность влиять на реализацию важнейшего для него проекта. В указе императора Павла I Сенату от 22 ноября 1800 г. предусматривалось учреждение комиссии для строительства церкви, которую предполагалось освятить в честь Казанской иконы Божьей Матери. В комиссию велено было ввести президента Академии Художеств графа А.С. Строганова, генерал-прокурора Петра Хрисанфовича Обольянинова, тайного советника Николая Матвеевича Карадыкина и вице-президента Академии Художеств Петра Петровича Чекалевского, архитектором должен был быть А.Н. Воронихин. Надзор за архитектурной частью возглавил Иван Егорович Старов, пристрастно следивший за деятельностью А.Н. Воронихина, который успешно справился с задачей. 9 января 1801 г. император Павел I утвердил смету в размере 2 843 434 руб. 971/972 коп. На стройку было решено выделять по миллиону рублей в год. Строительство велось уже при императоре Александре I, в 1801–1811 гг. При выборе мастеров граф А.С. Строганов отдавал предпочтение русским и сотрудникам Академии Художеств. Мастером И. Гербером была выполнена деревянная модель храма. В 1800–1803 гг. для нужд строительства передали материалы от разобранной церкви Рождества Пресвятой Богородицы и с мызы Пелла, гранит, оставшийся от облицовки стен Санкт-Петербургской крепости, рускеальский и тивдийские мраморы, кирпичи производили на заводах по Шлиссельбургскому тракту.