В писцовых книгах 1675 года храм, построенный преподобным Лукианом в 1649 году, описан так: «В государевой дворцовой Старослободской волости на болоте монастырь Рождества Пресвятой Богородицы, Лукианова пустынь, а на монастыре церковь во имя Рождества Пресвятой Богородицы, древяна на каменное дело о пяти главах, главы чешуйчатые, кресты обиты белым железом, а в церкви Божье милосердие…» В храме было сто образов. Справа от царских врат был образ Спаса Вседержителя Нерукотворного, затем храмовой чудотворный образ Рождества Пресвятой Богородицы в житии. Слева от царских врат находилась почитаемая икона Пресвятой Богородицы «Страстная», по преданию, принесённая преподобным из Москвы.
В последние годы ХVII века усердием постриженика Лукиановой пустыни, настоятеля обители с 1694 по 1696 год, а в период строительства — келаря Чудова монастыря, иеромонаха Иоасафа (Колдычевского), началось строительство пятиглавого каменного собора на том самом месте, где явился образ Царицы Небесной и где стоял первый деревянный храм Рождества Богородицы. Возведение собора продолжалось при строителе иеромонахе Моисее (управлял монастырем с 1696 по 1705 год). Храм строился на средства московского купца Онисима Феодоровича Щербакова и других ревнителей, поименованных в летописи обители.
Собор был освящён в 1712 году по указу царя Петра Алексеевича и благословению митрополита Стефана, Местоблюстителя Патриаршего Престола, в настоятельство Лукиановой пустыни строителя Авраамия. На освящении присутствовали сестры царя Петра Алексеевича царевны Марфа и Феодосия Алексеевны.
Собор был пятиглавый, имел паперть. Средняя глава собора была крыта белым железом, четыре других были крыты зелёной черепицей. Кресты на главах были вызолочены. В соборе был пятиярусный резной вызолоченный иконостас. Справа от царских врат был древний образ Всемилостивого Спаса в сребопозлащенной ризе, а за ним в ряду чудотворный образ Рождества Пресвятой Богородицы в виде средника, вставленного в икону с клеймами жития Пресвятой Богородицы. В украшении собора участвовали царские изографы школы иконописца Симона Ушакова и золотых дел мастера Оружейной палаты Московского Кремля.
В благоустроении собора принимали участие не только члены царской семьи, но и царские слуги, лица знатных фамилий, приближённые к царскому двору. В это время поступали многочисленные вклады от людей разных сословий: помещиков, купцов, военных разных чинов и прочих покровителей и почитателей обители, в том числе и от жителей города Александрова. В синодике Лукиановой пустыни поминаются бояре Милославские (сродники первой супруги царя Алексея Михайловича), Лопухины (сродники первой жены Петра Алексеевича) и многие знатные и неизвестные фамилии. Так сбывалось пророчество преподобного Лукиана: «… и будут вас посещати великие люди, князи и боляры, и благоверные царие».
Белый соборный храм с золотыми крестами лишь однажды потребовал капитального ремонта, что и было сделано при настоятеле отце Платоне в 1850 году. Паперть, которая окружала собор с трёх сторон, снаружи была украшена яркими изразцами с растительным орнаментом. Они были изготовлены на монастырском изразцовом заводе. Верх собора был расписан фресками двенадцати великих праздников. До начала XX столетия собор не был расписан изнутри. И только к 1894 году его внутренние стены и, по-видимому, галереи были расписаны сценами из жизни Иисуса Христа в византийском стиле и фигурами отдельных святых. Собор украшало крыльцо из белого камня.
В величественном золочёном шестиярусном иконостасе собора размещались древние почитаемые иконы XVI-XVII веков: справа от царских врат Нерукотворный образ Спасителя с двумя предстоящими Ангелами в новой серебряной ризе, за ним в ряду в киоте под резной сенью храмовая чудотворная икона Рождества Пресвятой Богородицы, вставленная в раму с двенадцатью клеймами жития Богородицы; слева от царских врат образ Божией Матери «Страстная», принесенный преподобным Лукианом из Москвы, и древний Богородичный образ «Неопалимой Купины». Этот образ имел клейма, на которых были изображены явления Божией Матери.
В литературе описание храма Рождества Богородицы дает Косаткин В. В. в 1906 году. «Соборный летний храм… во имя Рождества Пресвятые Богородицы каменный, одноярусный, квадратный, с восточной стороны полукруглый алтарь, а с остальных сторон храм окружен позднейшей пристройкой с двумя каменными крыльцами с западной и северной стороны. Храм пятиглавый с вызолоченными крестами, оштукатурен и выбелен… Под храмом — подвалы, в них в склепах погребены: семейство Собакиных (5 человек), потомков Василия Собакина, дочь которого Марфа была супругой Ивана Грозного, Александровской слободы городовой приказчик Кондрат Федоров Домник и игумен Лукиановой пустыни Авраамий. Под склепом Собакина лежал надгробный камень, обделан в форме гроба с выпуклой надписью по сторонам: «Оружейной конторы, главный судья, депутат и ордена Св. Анны кавалер Михайло Григорьевич Собакин», на передней стороне выпуклой гроб с Георгием Победоносцем на средине, прочие украшения выпуклые. Против склепов на стенках выпуклые надписи: на 1-й — супруга Михаила Васильевича Окольничего: на 2-й — дщерь окольничего Михаила Васильевича Собакина, представилась 1713 г.»
Довольно подробно Косаткин и монастырскую чудотворную икону Рождества Богородицы «Явленная, чудотворная икона Рождества Пресвятыя Богородицы… кипарисная доска гладкая, но треснула, вдоль на две почт равные половины, на ней иконописное поле зеленое, очень потемневшее; на нем написаны праведные Богоотец в пустыне, и Анна в саду молящимися: ниже Иоаким и Анна, между ними младенец Мария в колыбели и около нея прислужница; налево Анну на одре приветствуют трое слуг, пришедших с дарами по случаю рождения ею Марии, которую в виду матери две прислужницы хотят погружать в купель; внизу под иконою изображена каменная стена городками и в середине низа иконы сосуд воды, из которого в три струи льется вода и 2 лебедя пьют воду, а другие 2 лебедя по краям иконы XVI века. Риза сребропозлащенная чеканная, 1843 года».
В 1893 году при игумене Иерониме (годы настоятельства 1887 — 95) в монастыре торжественно праздновалось 300-летие явления чудотворной иконы Рождества Пресвятой Богородицы. Готовились к торжествам серьезно. В это время появляется роспись на внутренних стенах храма. Академические по манере в стиле позднего классицизма росписи иллюстрировали жизнь Иисуса Христа и изображали святых. Святые помещены были внизу между окнами, евангельские сцены – над окнами, по три на каждой стене. Письмо светотеневое, пропорции несколько утонченные, рисунок правильный, красочные сочетания сдержаны.
На северной стене располагались композиции: «Исцеление слепорожденного», «Проповедь Иоанна Крестителя в пустыне» и «Благословение детей». В нижнем ряду между окон были изображены преподобные Кирилл, Андрей и Иоанн.
На южной стене были изображены «Воскресение дочери Иаира», «Нагорная проповедь» и «Исцеление расслабленного». Между окон – преподобные Ефрем и Евфимий.
На западной стене размещались три композиции «Крещение Руси», «Богоматерь на престоле со святыми» и «Крещение Ольги». Между окон нижнего ряда были написаны преподобные Савватий, Сергий и Иероним, Антоний и Феодосий, Даниил.
После закрытия обители в 1920 году, центральная часть собора в основном использовалась как сушилка для белья, поэтому милостью и промыслом Божиим росписи в большей своей части сохранились до наших дней. Пока они радуют взор братии и немногочисленных паломников нашей обители, но в будущем, надеемся, вновь засияют своей красотой для всех молящихся в восстановленном храме.
Фасадный ремонт храма был произведен в начале 2000-х годов, но, к сожалению, этим восстановление храма после разрухи богоборческих лет пока и ограничилось.