Па абмерах, што захоўваюцца ў філіяле Інстытута археалогіі Акадэміі навук Расеі ў Санкт-Пецярбургу, Спаскі сабор меў своеасаблівую трохнефавую крыжова-купальную аб'ёмна-прасторавую кампазіцыю з планам у выглядзе лацінскага крыжа і дзвюхвежавым галоўным фасадам. Усе нефы былі роўнай вышыні і накрыты адзіным двухсхільным дахам, таму звонку будынак выглядаў як аднанефавы. Цікава таксама форма трансепта. Ён не адпавядаў па шырыні падкупальнаму квадрату, як звычайна, а плоскімі рызалітамі з трохкутнымі франтонамі двухсхільных дахаў прасціраўся ўздоўж алтарнай часткі да невялікай паўкруглай апсіды.
Неардынарным было і вырашэнне вянчаючых мас сяродкрыжжа. Высокі светлавы барабан прарэзваў дах і завяршаўся паўсферычным купалам, асветленым люкарнамі і ліхтарыкам з галоўкай наверсе. Такія ж галоўкі мелі вытанчаныя ажурныя вежачкі, размешчаныя абапал барабана купала па дыяганалях падкупальнага квадрата, у выніку чаго стваралася пяціглаўе, кананічнае для расейскага праваслаўя. Падобнае вырашэнне набылі вянчаючыя масы Андрэеўскай царквы ў Кіеве, пабудаванай у 1747–1753 гг. архітэктарам В. В. Растрэлі. Аднак на гэтым падабенства заканчваецца. У Андрэеўскай царкве пяціглаўе з'яўляецца цэнтрам і дамінантай кампазіцыі. У магілеўскім Спаскім саборы яно адыгрывае хутчэй дэкаратыўную і сімвалічную ролю як даніна праваслаўнай традыцыі.
Асноўнае значэнне, як гэта ўласціва архітэктуры беларускага барока, нададзена галоўнаму фасаду, які вырашаны як самастойны дзвюхвежавы аб'ём. Ён меў шмат'ярусную будову. Ніжні ярус адпавядаў вышыні нефаў. Верхнія чацверыкі вежаў тэлескапічна скарачаліся па памерах. Паміж імі размяшчаўся «карункавы» атыкавы франтон. Пластычнай распрацоўцы фасада ў пэўнай ступені ўласцівы рысы віленскага барока, што выявілася ў вертыкалізме прапорцый стройных спараных пілястраў і праёмаў.
У параўнанні з даволі стрыманымі фасадамі Спаскага сабора арганізацыя яго інтэр'ера вылучалася надзвычайнай дынамікай, нетрадыцыйнай для праваслаўных храмаў. Роўная вышыня нефаў, перакрытых скляпеннямі з распалубкамі, і невялікае сячэнне слупоў, раскрапаваных пілястрамі, рабілі ўваходную частку храма падобнай да залы. Яе прастору перад алтаром раптоўна прарываў высокі барабан купала, магутны і ўзнёслы, як харал. Можна ўявіць, якім багаццем светлаценевых эфектаў уражвала прыхажан чатырох'яруснае асвятленне падкупальнай прасторы! Дэкаратыўнаму афармленню інтэр'ера былі ўласцівы рысы стылю ракако. Храм упрыгожвалі драўляныя пасярэбраныя кіёты каля слупоў, катэдра, двух'ярусны іканастас, падобны да каталіцкага алтара, пакрытыя пазалочанай накладной разьбой вытанчанага малюнка. І ў гэтым храме знаходзіліся каштоўныя абразы і шаты магілеўскіх майстроў А.Пігарэвіча і П. Сліжыка.
Мураваная званіца пры Спаскім саборы ўзведзена на месцы драўлянай у 1785 г. пры Г. Каніскім, які загадаў паставіць на ёй пазалочаны флюгер з выявай Архангела Гаўрыіла. У сярэдзіне XIX ст. старая званіца заменена новай капітальнай шмат'яруснай пабудовай эклектычнай архітэктуры, завершанай высокім шпілем. Яе верхнія ярусы былі разбураны ў першую сусветную вайну, што адлюстравана на фотаздымку пачатку XX ст.
У 1772 г., пасля першага падзелу Рэчы Паспалітай, Магілеў увайшоў у склад Расейскай імперыі. Новыя формы дзяржаўнасці абумовілі станаўленне новых мастацкіх форм у горадабудаўніцтве і манументальным дойлідстве. Гэтая тэндэнцыя знайшла ўвасабленне ў архітэктуры Іосіфаўскага сабора і ансамбля Саборнай плошчы, створаных па праекту расейскага дойліда М. А. Львова, вядомага майстра архітэктуры ранняга класіцызму.
У 1780 г. Магілеў стаў месцам сустрэчы расейскай імператрыцы Кацярыны II і аўстрыйскага імператара Іосіфа II. У памяць гэтай падзеі манархі ва ўрачыстай абстаноўцы заклалі краевугольны камень у падмурак храма, тытулаванага ў гонар святога Іосіфа. Асвячэнне храма адбылося ў 1798 г., а ў 1802 г. сюды са Спаса-Праабражэнскага манастыра пераведзена праваслаўная катэдра, і з гэтага часу ён стаў галоўным катэдральным саборам горада.