Точная дата постройки первоначального храма неизвестна. В 1565 году на этом месте уже стояла церковь с приделом в честь Введения во Храм Пресвятой Богородицы. В XVIII веке храм был перестроен и уже весь освящен как Введенский. Русское барокко, господствовавшее в ту эпоху, и русский «теремной стиль» более раннего XVII века удачно соединились в его облике. Пожар 1815 года превратил Введенскую церковь в обгорелые развалины. После этого целую треть века она стояла без ремонта. На одной из литографий Э. Турнерелли мы видим ее без купола, с потрескавшимися стенами, с пустыми глазницами окон, с кружащимися воронами. Но по этой литографии все же видно, что новопостроенная в 1849–1854 годах. Духосошественская церковь почти один к одному похожа на разрушенную Введенскую. Это практически один и тот же храм, только заново освященный и соединенный отныне в единый комплекс с дворцом. Так что дворцовую церковь сошествия Св. Духа лишь очень условно можно назвать храмом середины XIX века. По времени последнего освящения, когда сменилось название, это действительно так. Но по всем формам и декору, перед нами не что иное, как замечательный памятник русского барокко XVIII века. Все его аналоги в нашем краю, к сожалению, разрушены. Это, в первую очередь, одноименный Введенский собор Кизического монастыря и Воскресенский собор Новоиерусалимского. У них были такие же тройные пучки полуколонн по углам, такие же кирпичные фризы под кровлей, похожие на бахрому; такие же наличники окон с «петушиными гребешками» поверху, такие же восьмигранные барабаны, а у Воскресенского собора усиливала сродство еще и галерея.
Хорошо сохранившаяся галерея Духосошественской церкви, замечательное произведение зодчества. Больше во всей Казани и окрестностях ни у одной церкви не сохранилось арочных крытых галерей. Изначально галерея представляла собой незастекленную террасу, как бы балкон вокруг всей церкви в форме буквы «П». Позже ее застеклили и превратили, таким образом, в светлый коридор. Сейчас, после реставрации 2002 года, цельные рамы окон заменены открывающимися настеж стеклянными ставнями, так что галерею можно сделать и открытой, и закрытой. Со стороны дворца к храму ведет крытый переход над аркой, очень похожий на некоторые переходы Большого Кремлевского дворца Москвы. Со стороны башни Сююмбеки, высокая удобная лестница. Стоит отметить, что с башней Сююмбеки церковь очень удачно гармонирует своей ступенчатой конструкцией. Две «ступеньки», из которых она состоит, очень похожи на два нижних яруса легендарной башни, стоящей рядом. Церковь примерно вдвое ниже, но тоже очень изящна. А венчает ее 8-гранный луковичный купол с медно-лепными растительными «гирляндами» вдоль каждой грани. Из этих же гирлянд составлены и кольца-венки на каждой из 8 плоскостей. Купол, таким образом, очень оригинален и больше всего напоминает этими украшениями царскую церковь Большого дворца в Петергофе, тоже памятника XVIII века. Сам дворцовый храм Сошествия Св. Духа занимал лишь второй этаж. Там же и находился и крошечный придел св. мученицы царицы Александры. На первом этаже размещался еще один придел святого Николая Чудотворца. Находившаяся там красивая икона святого Николая была пожертвована в середине XIX века Анной Давыдовной Боратынской. Вообще все иконы в главном храме и во всех приделах были 1854 года, современные освящению церкви. Того же года и все святые предметы алтаря. Разумеется, они не сохранились, красноармейцы разграбили этот храм одним из первых, когда в сентябре 1918 года взяли Казань. Переделанная под столовую, церковь полностью утратила оформление своих интерьеров в стиле классицизма. Если б оно сохранилось, то был бы особенно интересен этот контраст, фасады в стиле русского барокко и внутреннее убранство в европейском классическом стиле.
Церковь до сих пор не возрождена в качестве действующей, хотя, как уже отмечалось, капитально реставрировалась в 2001 – 2002 годах. Установление над ее куполом вместо креста знака «ЮНЕСКО» вызвало, мягко говоря, неоднозначную реакцию общества, особенно верующих. Знак вскоре сняли, и сейчас купол храма уже ничего не венчает, крест над ним пока так и не установили.
