Кирпичный двухэтажный четырёхстолпный пятиглавый храм с колокольней у северо-западного угла. Строился царицей Марией Ильиничной, супругой царя Алексея Михайловича, для существовавшего здесь женского Рождественского монастыря, к 1668 выложен до сводов, после чего постройка остановлена. Достроен в 1792-1805 на пожертвования благотворителей, верхние яруса шатровой колокольни надстроены в 1887. Престолов четыре. На верхнем этаже главный Богородицерождественский (летний) и Христорождественский (зимний). Внизу под зимним - Покровский. Под колокольней - придел Авраамия Городецкого. Закрыт в 1925, долгое время занят музеем. В 2004 передан епархии, нуждается в противоаварийных работах.

С 1660-х до 1764 здесь располагался женский Рождество-Богородицкий монастырь. С 1770 имеет статус городского собора.