Боголюбский кафедральный собор был заложен в 1847 году жителями Козлова в знак благодарности Пресвятой Богородице, неоднократно спасавшей город от эпидемий чумы и холеры в XVIII — XIX веках. Храм был построен по проекту известного архитектора К. А. Тона и является архитектурным аналогом храма Христа Спасителя в Москве.

Освященный в 1873 году Боголюбский собор имеет три престола: главный — в честь Боголюбской иконы Божией Матери, придельные — в честь Сретения Господня и преподобного Сергия Радонежского. Каменный пятикупольный храм сильно отличается от всех остальных церковных сооружений Тамбовщины огромными размерами (единовременно вмещает 5 тысяч человек), помпезностью и редкостной для восприятия красотой византийско-русского стиля. Мажорную, приподнятую ноту вносит в этот архитектурный шедевр — купол центрального барабана. В диаметре он достигает 16 метров, а общая высота церковного здания составляет 21 метр. По конструкции — это оригинальное, продуманное и гармоничное сооружение.

Собор был закрыт в 1930 году. В основном он использовался в качестве складских помещений. После войны с храма были сорваны уникальные купола, а в цокольных помещениях святыни был устроен городской соляной склад. На протяжении десятилетий атмосферные осадки размывали кирпичную кладку собора, а соль разъедала штукатурку и уничтожала настенные росписи. В 1991 году храм был признан памятником архитектуры государственного значения, началась реставрация.

Сегодня Боголюбский кафедральный собор города Мичуринска вновь стал одним из красивейших тамбовских храмов. У стен собора возведена колокольня-часовня в честь новомучеников и исповедников российских.