Казанская икона Божией Матери была пожалована царем Алексеем Михайловичем (1645–1676) в благословение городу Пензе при его основании в 1666 году. От Москвы до самой Пензы образ несли на руках и поместили в городскую соборную церковь. Притекавшие с верой к этой иконе всегда получали помощь в различных нуждах.
Чудотворной иконе Пресвятой Богородицы Пенза обязана своим спасением от врагов. Накануне 4 августа 1717 года во время нашествия кочевавших в астраханских и саратовских степях ногайских татар (так называемый «кубанский погром»), когда не оставалось надежд на спасение города, все жители собрались в собор на бдение, которое не прерывалось всю ночь. Утром икону с крестами и хоругвями вынесли на крепостной вал и начали петь акафист. Когда ногайцы пошли на приступ, лик Божией Матери потемнел и святая икона отвернулась от врагов. Во время чтения молитвы в татарском стане произошло смятение, и они бежали.
О других чудесах упоминает протоиерей Иаков Бурлуцкий: об исцелении от слепоты солдатской дочери из Пешей слободы, во время молебна перед Казанской иконой; о помещице села Блохино Настасье Танеевой, которая, после того как в ее дом была принесена икона и перед ней совершен молебен, встала со смертного одра; о том, как один пензенский мещанин, незадолго до Пугачевского бунта, выздоровел на Успение, после мысленной молитвы перед образом.
Многочисленные случаи исцеления по предстательству Божией Матери фиксировались и в XIX в. Елизавета Вигель, дочь одного из первых пензенских губернаторов Филиппа Лаврентьевича Вигеля, рассказала Бурлуцкому о чудесном выздоровлении ее отца: «Больной лежал недвижим; три доктора попеременно брали пульс его и единогласно объявили, что жизнь продолжится недолго. Между тем жена больного, благочестивая Мавра Петровна Вигель, испросила благословение преосвященного Гаия с торжественным ходом при колокольном звоне принести из собора чудотворный образ Всемирной Заступницы.
Образ был принесен. Доктор стоял у возглавия больного и постоянно смотрел пульс его; больной икал, как обыкновенно бывает пред смертию. Началось молебствие с водоосвящением. По освящении воды ветошка была намочена оною и приложена к голове больного. Он заснул. Когда образ Царицы Небесной обратно отнесен был в собор, и жена подошла к больному, доктор взял пульс его и с изумлением нашел в нем быструю, неожиданную перемену к лучшему; он тогда же поздравил Мавру Петровну с чудом, — и действительно, проснувшись, больной попросил чая, благодарил Царицу Небесную за облегчение болезни и скоро выздоровел».
В конце ХIХ века этой иконе было установлено празднование 4 августа. На всенощном бдении положено величание: «Величаем Тя, Пресвятая Дево, и чтем образ Твой святый, имже избавихомся от поганых нашествия».
Вплоть до 1923 г. Казанская икона хранилась в Спасском кафедральном соборе. Перед ней молились все императоры, посещавшие Пензу, все пензенские архипастыри, несколько поколений горожан.
В годы Гражданской войны с иконы исчезла драгоценная риза — в ее похищении молва обвиняла лишенного сана пензенского архиепископа Владимира (Путяту). После того, как собор был закрыт, Казанскую икону, по всей видимости, перенесли в Рождественский храм (на углу современных улиц Горького и Кирова), а в 1925 г. — в Петропавловский храм на улице Московской: эти храмы последовательно были кафедральными соборами раскольников-обновленцев. В 1931 г. Петропавловская церковь также была закрыта, и до 1937 г., предположительно, святыня хранилась в Успенском соборе на Мироносицком кладбище. А затем, после закрытия и этого храма, оказалась в Митрофановской церкви, оставшейся единственной действующей в городе.
В 1989-1990 гг. образ был восстановлен московскими реставраторами. Через несколько лет для него была создана новая риза.
С 1984 г., в течение тридцати лет, вплоть до самой своей кончины, настоятелем (последние год с небольшим — почетным настоятелем) Митрофановского храма был митрофорный протоиерей Николай Тарасов (1927-2014). Он любил рассказывать о бесконечном потоке чудес, которые происходили по молитвам перед Пензенской-Казанской: будь то выздоровление неизлечимо больных, оправдание невинно осужденных, возвращение неразумных на путь истинный.
1 октября 1999 г. с посещения Митрофановского храма начал свой визит в Пензу Святейший Патриарх Алексий II, он отслужил перед Казанской иконой молебен.
16 августа 2004 г., согласно Указу Святейшего Алексия, было установлено общецерковное почитание Казанской-Пензенской иконы Богородицы. С 2006 г. она упоминается в официальном календаре Московской Патриархии под 8/21 июля, а с 2012 г. – под 4/17 августа.
В августе 2003 г. протодиакон Александр Горшенёв составил тропарь и кондак, а в 2004 г. – и акафист Божией Матери, в честь Казанской-Пензенской Ее иконы. Правда, по стечению обстоятельств, тогда же на десятилетие был оставлен благочестивый обычай чтения акафистов перед святыней по воскресеньям. Возродил его в январе 2014 г. уже митрополит Серафим (Домнин).
12 июня 2022 года Казанская-Пензенская икона Божией Матери была перенесена из Митрофановского храма в Спасский кафедральный собор на постоянное место пребывания.
