Architektura thumb|Fragment kopuł oraz dzwonnicy soboru w Czeboksarach (2024) Sobór składa się z pięciu części: dwukondygnacyjnego budynku głównego wzniesionego na planie czworoboku z absydą o przekroju w kształcie kila, krytego dachem namiotowym z pięcioma kopułami, trzech niższych kaplic bocznych z półkolistymi absydami oraz narteksu-refektarza przylegającego do budynku głównego od wschodu, północy i zachodu. Świątynia ma również dwie kruchty: w zachodniej ścianie narteksu oraz w południowej ścianie głównej bryły budynku.
Ściany budowli oraz bębny kopuł wykonane są z cegieł łączonych zaprawą wapienną, otynkowanych i pomalowanych na biało. Elewację zdobią elementy, takie jak ceglane miecze, płyciny, pilastry, belkowanie i profilowane archiwolty. Boczne kaplice zwieńczone są gzymsami, a zachodnia ściana narteksu-refektarza – ząbkami. W ścianach bębnów kopuł znajdują się blendy arkadowe. Otwory okienne budynku głównego oraz narteksu-refektarza są zwieńczone półkoliście, natomiast okna bocznych kaplic są prostokątne. Okna soboru ujęte są w półkolumny, natomiast okna narteksu są obramione wstęgą i zwieńczone kokosznikiem.