В 1780 году для строительства главного семинарского корпуса наместник Тамбовской губернии граф Р.И. Воронцов определил усадебное место между городской стеной и монастырём. Однако эта территория оказалась слишком тесной и в 1782 году для строительства был выделен квартал между Покровской церковью и архиерейским домом.
Главный двухэтажный корпус был заложен по проекту архитектора В.А. Усачёва на высоком берегу реки Цны 30 мая 1785 года. Строительство здания затянулось, и в 1788 году в недостроенное здание Указом Синода были переведены три класса семинарии — богословский, философский и риторический. В 1788 году положение несколько улучшилось, ибо строительством и обустройством семинарии стал заниматься епископ Тамбовский и Шацкий Феофил. Главный корпус семинарии был окончательно отстроен лишь в 1798 году. По настоянию епископа началась подготовка к строительству каменных флигелей. Строительство первого флигеля для воспитанников, столовой и хлебни окончилось в 1800 году.
Второй, учительский флигель, был заложен в 1800 году, а отстроен в 1805 году. С северной стороны семинарской усадьбы располагался больничный флигель. Симметрично ему у южной ограды были построены погреб, ледник и баня. После пожара, уничтожившего в 1805 году часть деревянной ограды, приступили к строительству каменной. Работы были завершены в 1807 году.
В 1822 году в усадьбе появился новый больничный корпус на каменном фундаменте. Семинарские здания в эти годы перегружены уездным и приходским училищами. Недоставало помещений для преподавателей. Строительство нового корпуса началось в 1823 году и закончилось в 1825 году, в 1826 году здание было оштукатурено и полностью отделано.
По свидетельству С.А. Березнеговского, при постройке корпуса план и фасад его изменены. На двух этажах надстроен мезонин; к стороне, обращенной на площадь, устроены колонны, поддерживающие крыльцо, а обращённая в семинарский двор сторона корпуса имеет пилястры. К середине XIX века на территории семинарии располагались также конюшни, экипажный сарай, амбары для хранения зерна.
В 1847 году в зале семинарских собраний главного корпуса была открыта первая училищная церковь. Епископ Тамбовский и Шацкий Николай освятил ее во имя своего покровителя Николая Чудотворца. Церковь была украшена иконостасом художественной работы и иконами, написанными по золотому фону в подражание греческому письму. Над царскими вратами на стекле была выписана «Тайная вечеря», большие окна домовой церкви были застеклены чистым богемским стеклом. Для нового храма было приобретено хрустальное паникадило, кровля и перекрытия.
На протяжении XIX века здание неоднократно расширялось и перестраивалось. Лишь к концу прошлого столетия оно приняло современный вид.
