Федоровский собор был построен в 1687 году в слободе Толчково. В XVII веке это была одна из самых богатых ярославских слобод, раскинувшаяся на берегу реки Которосли. Изделия ее кожевников славились не только в России, но и за рубежом.

Основной объем собора составляет массивный четверик, высотой 14 метров, кажущийся приземистым из-за очень высоких глав. Центральная глава, даже без креста, ощутимо выше самого четверика, на котором стоит - ее высота составляет 22 метра! Боковые главы также довольно велики. В 1705 году в соборе был установлен золоченый резной иконостас. Роспись собора была выполнена через четверть века после постройки - в 1715 году и представляет собой подлинный шедевр в семь рядов фресок, на которых со множеством реалистичных подробностей изображено прославление Богородицы и история Федоровской иконы Божией Матери.

В советское время Федоровскому собору повезло - он единственный во всем городе не был закрыт. Это спасло не только само здание, но и великолепные интерьеры, и уникальный иконостас.

Позади храма находится Храм Николы на Пенье