Большой собор Донской иконы Божией Матери Донского монастыря является главным храмом обители. Строительство его начато при архимандрите Никоне по обету царевны Екатерины Алексеевны при участии ее сестры царевны Софьи Алексеевны и длилось с 1683 по 1692 гг.
21 августа 1698 г. новый собор освятил митрополит Сарский и Подонский Тихон.
Главным украшением храма являлся семиярусный резной иконостас работы мастеров Посольского приказа и Оружейной палаты.
В 1703 г. в киоты фасада храма были написаны иконы, а наличники и карнизы расписаны растительным орнаментом, выделявшемся на светлом фоне стен.
В 1750 г. на средства атамана войска Донского Д. Ефремова были вызолочены все главы собора, сохранявшиеся в таком виде до 1802 г.
В 1752 г. на средства купца К. А. Замятина в храме был положен чугунный пол, существующий и поныне.
В 1786 г. художник Антонио Клаудо закончил классическую роспись храма. Программу росписи готовил архитектор В.И. Баженов. В ней евангельские сюжеты трактовались как отдельные картины, располагавшиеся по стенам регистрами. Остальные росписи были в привычной иконографии. В куполе - изображение Господа, а в парусах – Евангелисты или их символы. На подпружных арках изображены ангелы. На столбах – праотцы и святые. Художник был иноверцем и алтарь не расписывал. Его расписали лишь в 1990-е годы.
В 1812 году Большой собор и весь монастырь были разорены французами. Солдаты Наполеона разместились по кельям, а Малый собор превратили в конюшню. В алтаре ночевали коровы, привязанные к престолу. Богослужения прекратились. Монахи монастыря вынуждены были уехать кто куда.
Восстановление храмов и монастыря началось сразу после ухода французов. Большие средства на это пожертвовало донское казачество. Атаман войска Донского граф М.И. Платов прислал в 1815 г. на ремонты 11 00 рублей деньгами и 10 пудов серебра, отбитого казаками у неприятеля. В 1816 г. из этого серебра были сделаны ризы на все местные иконы, кроме образа Донской Богоматери.
В подклете Большого собора в 1712-1714 гг. был устроен Сретенский храм, возведенный одновременно с основным зданием как усыпальница для духовенства со входом по внутристенной лестнице из алтаря собора. Основание его связано с захоронениями представителей рода имеретинского царя Арчила Багратиони.
В 1705 г. наместником Донского монастыря стал архимандрит Лаврентий (Габашвили). Его назначение способствовало укреплению русско-грузинских отношений.
В 1711 г. в крипте Большого собора был захоронен царевич Александр, сын царя Арчила, сподвижник царя Петра I. Здесь же в крипте перезахоронили еще двух сыновей царя Арчила – Давида и Мамуку, ранее захороненных в Новодевичьем монастыре.
Храм Сретения Господня был освящен 24 сентября 1712 года. Спустя год в храме похоронили и самого Арчила. Его дочь Дарья Арчиловна многие годы делала пожертвования на украшение царской усыпальницы и Нового собора.
Над гробницами царственных особ были размещены иконы в богатых окладах. А у внутренней лестницы был похоронен архимандрит Лаврентий.
В 1732 г в Сретенском храме был заново сделан иконостас, замененный в 1781 г, другим классическим. В 1786 году храм был поновлен: заделаны трещины в стенах, устроен новый пол и навешаны дубовые двери. Новый дубовый иконостас был сделан в главном алтаре. Иконы для него писал Антонио Клаудо, расписавший интерьер Большого собора. После 1812 года иконостас Сретенского храма был поновлен на средства княгини А.И. Багратион (1832 г.).
Помимо царя Арчила и членов его семьи, в храме похоронены царевичи и князья грузинские, представители других грузинских родов, лица из грузинского и греческого духовенства.
В 1985-1986 годах в храме были проведены археологические раскопки и реставрационные работы. Археологи восстановили места захоронений лиц царской фамилии, над ними были установлены надгробные плиты с надписями на двух языках.
В настоящее время Сретенский храм восстановлен и освящен в 2013 году.
Главной святыней Донского собора является рака у иконостаса с мощами патриарха Тихона скончавшегося в монастыре 7 апреля 1925 года и причисленного Церковью к лику святых в 1988 году.