В центре города располагается храм Русской православной церкви - Благовещенский кафедральный собор. Он считается одним из самых возвышенных православных храмов мира, а также третьим по размерам в России. Высота храма достигает 85 метров, высшая точка — 97 метров. Возведение собора проходило с 1998 по 2009 годы.
Первоначально Благовещенский собор (до 1836 года) был выполнен из дерева, до 1932 года имел статус Троицкого Смоленского собора, с 1948 года Покровского собора. После военных лет большая часть сооружения была уничтожена. В 50-е годы храм был окончательно снесён. На сегодняшний день, на его месте размещён основной корпус Воронежского Государственного Университета.
Новый собор стал строится в 1998 году на площади первомайского сада. Освящение заложения храма прошло 15 ноября 1998 года Патриархом Московский и всея Руси Алексеем II, в тот день он приехал в город с первосвятительским визитом. Новый собор не имеет подобия с утраченным. Он поделён на нижний и верхний храмы. По своему строению собор схож с Владимирским собором Воронежа, который был утрачен в 1931 году.