Первый каменный собор Ниловой пустыни был сооружен в 1671 г. К строительству нового Богоявленского собора готовились тщательно, в течение нескольких лет. Были рассмотрены различные варианты и, наконец, остановились на проекте архитектора И.И. Шарлеманя. Этот проект участвовал в конкурсе на строительство Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге. В постройке собора, продолжавшейся с 1821 по 1833 гг., участвовали мастера из различных регионов, в том числе и свои, осташковские мастера. Каменные работы возглавлял Анжело Боттани, выходец из Швейцарии. Оформлением интерьера руководил тверской губернский архитектор И. Львов. Монуметнальный собор в строгих классических формах стал крупнейшим храмом Верхневолжья.