Первоначально на месте современного собора находилась деревянная Христорождественская церковь, которая сгорела в ночь на 30 апреля (11 мая) 1763 года. В связи с этим было принято решение о строительстве нового каменного храма с тремя престолами: центральный — во имя Святой Живоначальной Троицы, правый придел — во имя Рождества Христова, левый придел — во имя Святого Великомученика Димитрия Солунского. 5 (16) июня 1763 года была выдана храмозданная грамота на строительство нового собора.
Закладка нового храма состоялась 13 июля 1765 года. Строительство велось медленно из-за трудностей с доставкой строительных материалов, таких как известь, которую приходилось привозить из Шадринска и Тюмени. К 1778 году был построен и освящён правый придел во имя Рождества Христова, поэтому до 1804 года церковь в документах именовалась Христорождественской. В 1804–1805 годах состоялось освящение главного престола во имя Святой Живоначальной Троицы, после чего храм стал называться Троицким.
В июне 1837 года Троицкий собор посетил наследник престола Александр Николаевич, будущий император Александр II, вместе со своим воспитателем, поэтом Василием Жуковским. .
После революции 1917 года и установления советской власти многие религиозные учреждения подверглись закрытию или разрушению. Троицкий собор продолжал функционировать до 25 мая 1937 года, когда был официально закрыт. В мае 1957 года здание собора было взорвано.
Спустя несколько десятилетий, в связи с возрождением духовной жизни в России, возникла инициатива по восстановлению Свято-Троицкого собора. Меценатом строительства выступил сенатор Сергей Муратов. Закладка камня в основание нового собора была освящена во время визита в Курганскую область в 2017 году Святейшим Патриархом Московским и всея Руси Кириллом. Строительство собора было завершено за четыре года. 27 ноября 2021 года состоялось великое освящение нового Свято-Троицкого собора.
Архитектурно новый собор представляет собой величественное здание, сочетающее традиционные элементы православного храмового зодчества с современными строительными технологиями. Собор увенчан куполами, фасады украшены декоративными элементами, характерными для русской православной архитектуры. Расположенный в исторической части города, собор стал важным духовным и культурным центром Кургана.
