Возведение храма началось ещё в 1814 году по проекту архитектора Михаила Петровича Коринфского. На строительство собора ушло почти три десятка лет, а отделочные работы и роспись продлились 21 год. Величественные резные иконостасы были выполнены братьями Василием и Климом Ломакиными. Знаменитый искусствовед и реставратор Николай Николаевич Померанцев так описывал памятник архитектуры XIX века: «По общему облику и прекрасным пропорциям Арзамасский Воскресенский собор не имеет себе равного среди классических церквей Москвы и может идти в сравнение лишь с петербургскими соборами Стасова».