Возведённый в 1734 году на средства прихожан, храм был построен на месте прежней деревянной церкви и изначально являлся однопрестольным.
В начале XIX века собор был расширен и стал четырёхпрестольным. Главный престол освящён в честь Святой Троицы, приделы посвящены пророку Божию Илии и святителям Петру, Алексию, Филиппу и Ионе Московским Чудотворцам. Под отдельно стоящей трёхъярусной колокольней был устроен придел во имя святого Иоанна Милостивого.
Архитектурно собор представляет собой каменное здание с пятью главами. Его длина с папертью составляет 20,5 саженей, наибольшая ширина — 11 саженей, высота до верхнего карниза — 2 сажени 1 аршин. Колокольня, расположенная в 8,5 саженях от собора, выполнена в виде трёхъярусного восьмигранного столба и достигает высоты 8 саженей. Внутреннее убранство храма включало иконостас длиной 3 сажени 1 аршин.
В 1940 году собор был закрыт, и его здание использовалось не по прямому назначению. После проведения капитального ремонта богослужения возобновились в 1991 году. Главный придел был освящён архиепископом Чебоксарским и Чувашским Варнавой 10 декабря 1990 года. 4 октября 2007 года митрополит Чебоксарский и Чувашский Варнава освятил два придела — святого пророка Божия Илии и святителей Петра, Алексия, Филиппа и Ионы Московских Чудотворцев.
При храме организована воскресная школа для детей, расположенная в здании колокольни собора перед алтарём храма.
