Здание расположено на возвышенном месте - на гребне спуска, ведущего к реке Вятке, в непосредственной близости от территории бывшего кремля.

Двухэтажный каменный собор имеет в плане форму креста. Венчавший средокрестие широкий восьмигранник с лотковым куполом и главкой на световом барабанчике утрачен. Западная ветвь креста удлинена примыкающим переходом с лестницами на второй этаж и колокольней над папертью. Колокольню фланкируют палатки с закругленным внешним углом. Колокольня четырёхъярусная, два нижних яруса - четверики, два верхних - восьмерики, завершение - восьмилотковый купол с восьмигранным барабанчиком и шпилем.

Здание имело два этажа, в нижнем из которых был устроен теплый (отапливаемый) храм, в верхнем - холодный. В каждом храме было устроено по три престола. Высота колокольни достигала 53 метров.

Спасский собор - одно из древнейших зданий города с ярко выраженной градоформирующей функцией, входит в состав историко-культурного и архитектурного комплекса древнего торга, является представителем вятского провинциального классицизма, в создании которого принимал участие известный вятский архитектор Ф.М. Росляков.

Первым был восстановлен южный придел теплого храма, который 30 апреля 1999 года освятили в честь Святой Великомученицы Екатерины.

В 2008-2010 годах были воссозданы верхние ярусы колокольни.

На 2016 год чердачное перекрытие южного и северного приделов, центральный барабан собора являлись утраченными. В ходе научно-исследовательских работ были выявлены обширные участки отслоения фасадных штукатурных покрытий стен и архитектурного декора, шелушение и отслаивание окрасочных покрытий. Наблюдались участки деструкции кладки венчающего карниза, признаки повышенной деформативности несущих элементов лестницы (растрескивание штукатурного покрытия по нижним граням), поражение гнилью опорных узлов деревянных стоек.

Проект выполнен специалистами ООО «АСГАРД» под патронажем правительства Кировской области и министерства культуры Кировской области. Восстановление храма ведется на средства благотворительного фонда кировской области «восстановление Спасского собора города Кирова». 

Проектом предусмотрен следующий комплекс работ:

Восстановление утраченных кованых связей. Кладка из глиняного кирпича на монолитном ж/б поясе утраченных стен, сводов с устройством металлических воздушных связей (своды в северных и южных ветвях, воссоздание восьмигран-ного светового барабана с куполом, слуховые окна). Восстановление утраченных сводов второго этажа северного и южного приделов. Устройство стропильной крыши (деревянные и металлические конструкции). Замена существующего кровельного покрытия на новое металлическое покрытие по металло-деревянным фермам. Устройство слуховых окон. Вычинка лицевой кладки фасадов. Ремонт поврежденных участков кладки стен и сводов. Реставрация утраченного и поврежденного кирпичного и штукатурного декора: наличников, подоконных тяг, пилястр, карнизов. Раскрытие заложенных оконных проемов. Реставрация пластики северного фасада с восстановлением первоначального рисунка высоких прямоугольных и полуциркульных окон первого этажа. Замена существующей деревянной лестницы с первого на второй этаж на аналогичную металлическую лестницу с современным противопожарным покрытием и облицовкой мрамором. Демонтаж и расчистка от старой краски существующего ограждения лестницы и установка его на новые лестничные конструкции. Оштукатуривание и окраска фасадов. Восстановление оконных и дверных заполнений.