La construcción de la catedral fue ordenada por el zar Iván el Terrible para conmemorar la conquista del Kanato de Kazán, y se realizó entre 1555 y 1561. En 1588 el zar Teodoro I de Rusia mandó que se agregara una nueva capilla en el lado este de la construcción, sobre la tumba de San Basilio el Bendito, santo por el cual se empezó a llamar popularmente la catedral.