Донского монастыря Антонием. Через месяц, 9 апреля, в день Пасхи, во время часов перед литургией, государь пожаловал архиерейскому дому мельницу.
Собор, начатый еще свт. Митрофаном, так и не был достроен. Само его здание было непрочно, пошли трещины. Работы приостановили, завершив только придельную церковь Архистратига Михаила, но и ее не освятили, богослужение совершалось в малом деревянном соборе свв. апостолов Петра и Павла с приделом Трех святителей.
В 1718 г., по указанию митрополита Воронежского Пахомия, недостроенный собор был разобран, и построен новый, освященный 9 ноября 1735 г. епископом Воронежским Иоакимом. В нем установили иконостас прежнего собора, современный епископу Митрофану.
Поначалу, в соборе было три придела: в правой пазушине (впоследствии на этом месте были установлены южные алтарные двери) преосвященный Пахомий устроил придел Успения Божией Матери. В правом крыле собора был устроен придел св. Иоанна Милостивого, в память светского имени владыки Иоакима. В левом крыле собора епископ Феофилакт устроил придел во имя Федора Стратилата, в память своего светского имени.
В 1765 г. преосвященный Тихон I (Соколов) установил публичное преподавание Христианского закона в Благовещенском соборе по воскресным дням. Четыре года занятия вел студент Московской духовной академии Иван Турбин, ставший впоследствии протоиереем кафедрального собора.
В 1770 г. епископ Воронежский Тихон II начал переделку иконостаса главной церкви, но в 1775 г. он был переведен на другую епархию и завершить иконостас не успел. В 1784 г. епископ Воронежский Тихон III не только устроил новый иконостас, но и перестроил само здание собора. Для распространения главной церкви, были уничтожены все приделы, стены храма покрылись великолепной итальянской живописью. 18 октября 1786 г. кафедральный Благовещенский собор был заново освящен.
В 1831 г. началась новая перестройка собора, в ходе которой под разобранном помостом старого собора были обнаружены мощи свт. Митрофана. В следующем году Воронеж стал свидетелем торжественного открытия мощей своего великого подвижника.
Это было 6 августа, праздник Преображения Господня. В городе служили литургию два архипастыря: епископ Антоний в Девичьем монастыре, у храмового праздника, и архиепископ Тверской Григорий, командированный член Св. Синода – в Михайловском соборе. После обедни, в 12 часов начался благовест Благовещенского собора к открытию св. мощей. Из всех городских церквей, под колокольный звон, духовенство с хоругвями, крестами и иконами, шло в собор. Богомольцев собралось около пятидесяти тысяч человек. Хмурое небо над Воронежем, с самого утра затянутое тучами, прояснилось. На исходе второго часа, из архиерейских покоев вышли оба владыки, проследовали в Михайловский собор и облачились в полное облачение. После предначинательного моливословия, священный ход, под сенью хоругвий, прошел в Благовещенский собор, где пели 33 псалом, а первенствующий архиерей кадил иконы
