Храм Троицы Живоначальной в городе Лаишево был построен как главный храм Свято-Троицкого женского монастыря. Строительство велось с 1901 по 1912 год по проекту губернского архитектора Федора Николаевича Малиновского. Архитектурный стиль храма сочетает элементы эклектики и псевдовизантийского направления. Прототипом для проекта послужил Морской собор в Кронштадте, а также храм в честь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость» в Свияжске.
Закладка фундамента состоялась в 1901 году, подрядные работы выполнял мастер Захаров. На строительстве использовался труд монахинь обители. В 1905 году произошло обрушение лесов при возведении барабана церкви, в результате чего погибло 17 монахинь. Отделочные работы завершились к 1911 году, а весной 1912 года храм был освящен в честь 300-летия дома Романовых.
В архитектурном плане храм представляет собой четырехстолпное пятиглавое сооружение с пирамидальной композицией подкупольных объемов. Центральный световой барабан увенчан сферическим куполом, четыре угловых барабана — глухие с луковичными главками. Трехнефная структура отражена на фасадах рустованными лопатками. Западное крыльцо имеет отдельный купол.
В 1923 году монастырь был закрыт советскими властями. В здании храма размещалась машинно-тракторная станция, затем складские помещения. В 1983 году храм получил статус памятника архитектуры регионального значения. В 1992 году здание возвращено Русской Православной Церкви и повторно освящено как Софийский собор с приделами в честь Казанской иконы Божией Матери и святителя Николая Чудотворца.
В монастырский комплекс, помимо Троицкого храма, входили двухэтажный настоятельский корпус с домовой церковью Сергия Радонежского, трехэтажный жилой корпус и шестиярусная колокольня, не сохранившаяся до наших дней. На территории монастыря находились три каменные часовни, одна из которых была построена над захоронением почитаемого схимонаха Варсонофия.