Дата постройки последнего здания: 1798-1818   см. фотографии объектов той же эпохи

Центрический кирпичный трехкупольный храм в стиле московского классицизма выстроен в 1798-1818 на средства В. В. Головина. В 1843-1850 расширен на средства Г. П. Головина, сделан пятикупольным. В 1884-1886 сооружена отдельно стоящая шатровая колокольня, в 1888-1890 соединённая с собором трапезной. Приделы несколько раз переосвящались, перед революцией: боковые приделы Иерусалимской Богоматери (1818, до 1860 Сергиевский) и Влахернской Богоматери (1832); на хорах над алтарем приделы Страстей Христовых (1853) и Кирика и Иулиты (1855); в западной части храма приделы Никольский (1867) и Сергиевский (1869), а над ними на хорах Покровский (1900-е), Бесплотных Сил (1852) и Всех Святых (1853). Закрыт не позже 1930-х, в сер. ХХ в. занят под жилье, потом брошен, разрушены купола и своды. Первое богослужение проведено в 1993, с 2001 по 2012 реставрировался.

Под собором помещалась успыпальница Головиных. Перед революцией место хранения многочисленных родовых святынь семьи Головиных, в т. ч. древних образов Спаса Нерукотворного и Влахернской Богоматери.