Сампсониевский собор – один из немногих сохранившихся до наших дней памятников архитектуры и искусства первой половины XVIII века.
Возведен в память Полтавской победы, одержанной в день поминовения Сампсона Странноприимца, 27 июня (ст. ст.). Поэтому и храм-памятник, заложенный по повелению Петра I в ноябре 1709 года, был назван Сампсониевским. На стенах колокольни собора установлены чугунные доски с текстами речей и приказов Петра I.
Уникальность Сампсониевского собора заключается в смешении архитектурных форм допетровской эпохи и элементов европейской архитектуры. Общий стиль храма – аннинское барокко.
Собор вмещает одно из величайших произведений искусства – резной золоченый иконостас, выполненный в лучших традициях русской деревянной пластики и резьбы первой половины XVIII века. Архитектор А. П. Аплаксин причислял его к лучшим произведениям пышного стиля Людовика XV, перенесенного на русскую почву.
Сохранилось редчайшее собрание иконописи первой половины XVIII столетия, в том числе подписные образа И. Квашнина и А. Поспелова.
Возле собора находится памятник «Врагам Бирона», а напротив колокольни – памятник Петру Великому работы М. М. Антокольского, восстановленный в 2003 году.