Согласно различным источникам, дата его постройки вызывает некоторые разногласия: одни указывают на 1717 год, другие — на 1757 год. Однако наиболее распространённой считается дата 1717 год, когда храм был возведён на средства крестьянина Петра Тимофеевича Беловина.
Архитектурно собор выполнен в традициях ярославской храмовой архитектуры XVII века. Здание представляет собой каменную постройку с пятью престолами: главный — во имя Святой Живоначальной Троицы, а также придельные — в честь Казанской иконы Божией Матери, святого апостола и евангелиста Иоанна Богослова, святителя Николая Чудотворца и святого великомученика Георгия Победоносца.
Вокруг храма была возведена каменная ограда с воротами, а на южной стороне от холодного храма были устроены каменные лавки, доход от которых шёл на содержание церкви. К началу XX века церковный капитал составлял 5842 рубля в процентных бумагах.