Церковь святой Марии Магдалины устроена в северной галерее ротонды в 1801 году тщанием императрицы Марии Феодоровны, супруги императора Павла I, в честь своей Небесной покровительницы. Это один из красивейших приделов Воскресенского собора, оформленный по проекту архитектора М. Ф. Казакова в стиле классицизма.
Церковь представляет собой небольшое помещение, к которому с востока примыкает алтарь, а с запада — притвор, где были сооружены высокие хоры с деревянной лестницей. С юга церковь отделяется от галереи ротонды сквозной невысокой металлической решеткой.
Алтарная часть придела выполнена в виде полуротонды из белого каррарского мрамора, украшенного вызолоченной бронзой, с колоннами коринфского ордера. Стены раскрашены под мрамор светлых розовых и зеленых тонов. К конце ХХ века алтарь и роспись в целом сохранилось, но находятся в аварийном состоянии.
Деревянный иконостас с накладной золоченой резьбой был вписан в мраморную полуротонду и состоял из икон Спасителя и Пресвятой Богородицы. На месте южной двери в алтарь помещался написанный на меди храмовый образ Явления Воскресшего Спасителя святой Марии Магдалине. Все эти иконы утрачены, но уцелела выполненная по эскизам М. Ф. Казакова серебряная вызолоченная дарохранительница, повторяющая форму мраморной полуротонды которая находится в музее «Новый Иерусалим».
Память равноапостольной Марии Магдалины совершается в Неделю святых жен-мироносиц (переходящее празднование в 3-ю Неделю по Пасхе) и 22 июня / 4 июля.