18 января 1932 года здание Казанского собора в Ленинграде было передано Академии наук СССР для организации в нем музея атеизма и истории религии. На сборы настоятелю храма дали неделю. Впрочем, особо собирать было нечего - изъятие церковных ценностей представителями новой власти Казанский собор пережил еще в 1922 году. Открытие антирелигиозного музея состоялось 15 ноября 1932 года. Икону Казанской Божией Матери перенесли в Князь-Владимирский собор. Крест купола заменили на шар с пикой. В основу музейной коллекции вошли экспонаты из петровский Кунсткамеры, Эрмитажа, Библиотеки Академии наук и Государственного Русского музея. Осенью 1941 года у колоннады храма была устроена выставка "Военное прошлое русского народа", затем в стенах музея расположилась экспозиция "Отечественная война 1812 года". В подвале здания во время войны разместился один из отделов штаба Ленинградского фронта. Во время блокады Ленинграда в Казанский собор попало три снаряда, купол и крыша насчитывали более 1600 пробоин. По окончанию войны был проведён его капитальный ремонт. В 1944 году, первым в Ленинграде, был восстановлен фонтан в сквере у собора. Вновь богослужения в соборе возобновились в 1992 году, в 1996-ом он, наконец, получил своего настоятеля — протоиерея Павла Красноцветова. Нередко службы и атеистические экскурсии проходили в одно время. В 2001 году Казанский собор был передан в ведение РПЦ, а музей истории религии переехал в выделенное ему помещение на Почтамтской улице.