Петропавловский собор, безусловно, является ценнейшим архитектурным памятником, одним из духовных символов Казани. Построенный на возвышенном месте, красивый и величавый, собор отличается своеобразным убранством. Композиция храма и колокольни выполнены в стиле так называемого русского или `нарышкинского` барокко, распространенного в России в конце XVII- первой половине XVIII века. Подобная композиция встречается и в Казанском крае (Пятницкая церковь в Казани, церковь в Потанихе Высокогорского района; обе церкви построены на средства купца Михляева). Неповторимый облик собору придает, в первую очередь, декор - обилие фасадных деталей и их яркая раскраска, сохранившаяся до нашего времени. К сожалению, имена строителей собора остались неизвестны. Многие искусствоведы указывают на сходство декора с орнаментальным украшением храмов, строившихся в первой половине XVIII века на Украине. Возможно храм действительно строили малороссы, но Петропавловский собор не является простым механическим копированием какого-то стиля. Многое в его облике уникально и является плодом внестилевых пристрастий.
Обращает на себя внимание, что парадная лестница, ведущая к алтарю верхнего храма, расположена со двора. Дело в том, что во времена строительства собора планировка казанских улиц была иной, чем сейчас. Нынешней улицы Джалиля не было, а с противоположной стороны проходил отсутствующий сейчас переулок, к которому был обращен и дом Михляева, и парадный вход в собор, и боковые приделы на первом и втором этажах. В конце XVIII века была введена регулярная планировка. Поэтому архитектурный облик собора удачно дополнила ограда со стороны Петропавловского переулка (улицы Джалиля), устроенная в 1850 году по проекту известного архитектора Михаила Петровича Коринфского.
Собором восхищались все гости Казани, здесь бывали все российские императоры и императрицы, начиная с Екатерины II, государственные и общественные деятели, писатели, в том числе Александр Сергеевич Пушкин. Описания собора содержатся в сочинениях Александра Гумбольдта и Александра Дюма. Между тем, собор был обычным приходским храмом. О Петропавловской церкви известно еще с 1565 года. Тогда на месте современного собора стояла небольшая деревянная Петропавловская церковь. Ее прихожанином был крупнейший казанский предприниматель Иван Афанасьевич Михляев, его дом и сейчас стоит во дворе собора, правда в сильно перестроенном виде. 27-30 мая 1722 года в доме Михляева останавливался император Петр I, направлявшийся в Персидский поход (кстати, в 1768 году в этом же доме останавливалась императрица Екатерина II). В память об этом событии Михляев решил вместо небольшой церкви построить собор. Бытовавшая в Казани в конце XIX- начале XX века легенда о том, что Петр I принимал участие в закладке собора документально не подтверждается. Храм строился по тем временам совсем недолго, уже в 1726 году он был освящен. В том же году была построена отдельно стоящая колокольня. Уже в 1728 году под колокольней в особом склепе был похоронен строитель собора И.А.Михляев.