Сооружён по заказу Н. Д. Разумовской (Разумихи, матери О. и К. Разумовских) архитекторами А. В. Квасовым и И. Г. Григоровичем-Барским в стиле барокко. Реставрирован в 1961-82 гг. Каменный, крестовый, внутри четыре опорных столба несут систему сводов и пять куполов, поставленных по диагонали, как в древнерусских храмах. Собор двухэтажный. На первом ярусе церковь Адриана и Наталии — усыпальня Разумовских. На 2-й ярус с трёх сторон ведут полукруглые крыльца(?) с открытой коллонадой, завершённые шатёрными верхами. Утончённый лепной декор стен соединяет формы барокко, рококо и классицизма. В интерьере господствуют центральный купол и многоярусный резной из липы позолоченный иконостас XVIII в., созданный, как полагают, при участии архитектора В. В. Растрелли. Рядом четырёхярусная колокольня. (по статье из энциклопедического справочника «Черниговщина»)
Существует поверье, что если забраться на самый верх колокольни, то в очень ясный день можно рассмотреть, как блестят золотые купола Киево-Печерской Свято-Успенской лавры, а в противоположной стороне — купола Спасо-Преображенского собора в Чернигове.
В 1752-63 гг. в городке Козелец по заказу Натальи Демьяновны Разумовской — матери Алексея и Кирилла Разумовских, возводится грандиозный храм пышной, поистине дворцовой архитектуры. Был у неё свой придворный прфессионал-художник Григорий Стеценко, который писал портреты и расписывал Козелецкий собор. По великолепию и красоте архитектуры собор Рождества Богородицы в Козельце действительно может быть поставлен в ряд лучших архитектурных творений в Российской Империи середины 18 века. В плане здание представляет крест, что является очень удобным приемом для создания симметричной, уравновешенной композиции. Именно этим и отличалась украинская архитектура этого времени.
Массив здания четко разделен на 2 основных этажа и цокольную часть. Окна расположены по этажам строго в ряд, как это делается в гражданских зданиях. Убранству собора уделено исключительное внимание. Сочетание живописи, скульптуры и архитектуры выполнено с поражающем мастерством. В архитектуре здания соединяются черты барокко, переходящие в игривые формы рококо, и ордерные мотивы классицизма. В первом этаже устроены необычные паперти в виде павильонов с арочным покрытием. Здесь видна рустовка первого этажа, и как контраст этому, сложное и обильное декоративное убранство второго этажа, увенчанного по верху своеобразными выгнутыми фронтонами. Над всем этим — тонкие, изящные барабаны и купола, тянущиеся к небу. С трех сторон прижались к основному объему крылечки с открытой колоннадой, завершающиеся невысокими шатрами. Самое поражающее впечатление производит интерьер. Здесь архитектура, скульптура и живопись выступают в нерасторжимом единстве. Это особенно явно видно в продуманном декоративном убранстве стен, опор, сводов и куполов, а так же грандиозном позолченном многоярусном иконостасе.
В последние годы среди украинских историков архитектуры получило распространенное мнение, что, вероятно, собор строил известный зодчий И.Г. Григорович-Барский при участии А.В. Квасова. Это говорит о некоторых формах, характерных для построек Григоровича-Барского, например, своеобразные выпуклые фронтоны. Но гораздо здесь больше черт, свойственных блистательной архитектуре Растрелли, например, пучки спаренных и встроенных колонн по углам колокольни. Такого рода прием встречается почти во всех постройках Бартоломео Растрелли.
После завершения строительства собора, архитектором Квасовым строится колокольня в 1766-1770 гг., которая является одной из самых высоких в Украине. Ее высота 50 м. Композиционное решение здания традиционно ярусное: нижний ярус украшен рустом, на втором ярусе пучки колонн тосканского ордера, на третьем — ионического, на четвертом — коринфского. Увенчана колокольня полусферическим куполом со шпилем. Колокольня перестраивалась в 1848 г. после пожара, причиненного молнией. Собор в Козельце — это последнее сооружение в истории украинского барокко храмового строительства в Украине, после чего наступило время классицизма.
Во время Великой Отечественной войны в соборе фашистами был организован лагерь для военнопленных и конюшня. Рестваврировался собор с 1961 по 1982 год.
Из книги Цапенко М.П. По равнинам Десны и Сейма. Изд-во: «Искусство», г. Москва, 1967 г.