Монастырский кирпичный завод увеличил производство кирпича. Только в 1904 г. 16 рабочих изготовили 297 тыс. штук кирпича. 4–5 мая 1904 г. обитель посетили император Николай II и великий князь Михаил Александрович, поклонились Козельщанскому образу Божьей Матери, пожертвовали крупную сумму на убранство строившегося собора и 500 руб. – на монастырские школы. 23–24 июля 1906 г. собор был освящён в честь Рождества Пресвятой Богородицы, приделы – во имя равноапостольной Марии Магдалины и св. Олимпиады Константинопольской. Семикупольный собор, крестообразный в плане, имел в длину 37 м, в ширину – 30,5, в высоту (с крестом главного купола) – 38 м. С западной стороны собор соединялся с колокольней. С трёх сторон были входные порталы с гранитными ступенями. Главный портал с западной стороны открытый, под железным навесом, а боковые сделаны в виде тамбуров с тремя дверями в каждом. С западной стороны у входа в собор крепились две мраморные доски с надписями о посещении собора в 1904 г. императором Николаем II и о сооружении храма в 1900–1906 гг. По инициативе игуменьи Олимпиады I в храме был установлен иконостас, изготовленный в мастерской Э.Р. Менциони в Ростове-на-Дону из белого мрамора, а колонны и призматические вставки на фризах и панелях выполнены из зелёного бразильского оникса. Арка над царскими вратами имела мозаичный декор. Медные позолоченные царские врата и боковые двери украшал узор чрезвычайно тонкой работы. Все 89 икон иконостаса были написаны в Москве, в мастерской Василия Павловича Гурьянова. Балюстрада с солеей была изготовлена из белого мрамора и оникса. С западной стороны по всей ширине собора были устроены хоры, укреплённые на двутавровых балках, снизу они поддерживались двумя железными столбами. Собор освещали четыре бронзовых паникадила: два крупных – на 52 свечи и два меньших – на 20 свечей каждый. В целом внутреннее убранство собора оформлено по проекту киевского художника Николая Ивановича Мурашко. После сооружения нового храма старая Богородице-Рождественская церковь (1882 г.) была разобрана и перенесена в Екатеринославскую губернию. За труды по сооружению собора игуменья Олимпиада была награждена крестом с бриллиантовым украшением. Другим важным делом игуменьи стала прокладка водопровода. Сёстрам и многочисленным паломникам требовалось значительное количество питьевой воды. В 1905 г. приглашённый инженер Погорелко разработал оригинальный проект с использованием ветряного двигателя и соорудил водопровод. В монастыре построили также каменную столярную мастерскую (1904–1906 гг.), кирпичные дом на скотном дворе (1905 г.), овин (1906 г.), двухэтажное помещение в южной части двора, включавшее кельи, иконную и проскурную лавки (1908 г.), деревянный дом для больницы, двухэтажный каменный корпус для мужской школы и аптеки (1909 г.), прачечную (1911 г.). Во время Русско-японской войны 1904–1905 гг. при Козельщинском монастыре был открыт лазарет на десять коек. Больные и раненые находились на полном содержании монастыря, за ними ухаживали сёстры милосердия. С началом Первой мировой войны Козельщинский монастырь открыл в помещении гостиницы лазарет на сорок коек. За пациентами ухаживали 17 медсестёр и 18 послушниц. Дважды в неделю лазарет посещали врач и два фельдшера. На содержание лазарета только с октября 1914 г. по октябрь 1915 г. обитель истратила 5148 руб. 25 коп., кроме того, приобрела лекарств и медицинского инвентаря на 4 тыс. рублей. Насельницы шили для солдат бельё, тёплую одежду. В 1908 г. в Козельщинском монастыре проживали 14 монахинь и около 70 послушниц.