Собор представляет собой трёхнефную псевдобазилику из красного кирпича с уникальным ассиметричным двухбашенным западным фасадом. Первоначально это были невысокие четырёхугольные башни, но обе сгорели в 1544 году. При ремонте южная башня отстроена как 12-гранная, а северную не восстановили — она получила треугольный фронтон и двускатную крышу, промежуток между башнями заполняет щипец.Массивный западный фасад Собора разделён по горизонтали двумя узкими штукатурными поясами, вертикально — высокими стрельчатыми арочными проёмами, которые варьируются по форме.
Великий философ Иммануил Кант был похоронен в 1804 году последним в профессорской усыпальнице у северных хоров Кёнигсбергского собора.
В 1880-м над могилой была возведена часовня в стиле неоготики. К двухсотлетнему юбилею Канта архитектор Фридрих Ларс получил заказ на перестройку надгробия.
Во время бомбардировок 1945 года церковь почти полностью выгорела, но само здание устояло.
Статус памятника республиканского значения Кафедральный собор в Калининграде получил в 1960 году.