Первое упоминание о храме во имя Святой Троицы в селе Сундырь (ныне Мариинский Посад) относится к 1620 году. Деревянная церковь, существовавшая на этом месте, сгорела в начале XVIII века. В 1726 году на средства прихожан был возведен каменный собор с отапливаемым главным храмом. К 1775 году в соборе числилось три престола: главный — во имя Живоначальной Троицы, правый — в честь Тихвинской иконы Божией Матери, левый — во имя святого пророка Илии.
В 1903 году осуществлена масштабная реконструкция храма на пожертвования прихожан. К собору пристроили пятиярусную колокольню высотой 29,69 метров, где разместился дополнительный храм. Главный колокол весил 312 пудов (около 5 тонн). Архитектурный облик приобрел черты псевдорусского стиля. Иконостас главного храма был четырехъярусным, придельные — трехъярусными. Церковная утварь включала серебряные ризы с позолотой.
В 1935 году колокольня была разобрана, кирпичи использованы для строительства городской бани. Из храма изъяли не менее 80 кг церковного серебра. В 1940 году собор закрыли, здание передано под размещение пищекомбината, где производили пищевую продукцию. В 1994 году храм возвращен Чебоксарской епархии и вновь освящен. 23 февраля 2012 года состоялось освящение главного алтаря.
Приходская жизнь в XIX веке включала три церковные школы: церковно-приходскую (открыта в 1884 году) и две школы грамоты в деревнях Нерядово (1895) и Амачкино (1896). Земельные владения причта составляли 33 десятины. Штат включал священника, диакона и псаломщика. Ближайшими храмами числились Казанская церковь в полуверсте и Покровская в селе Кокшайск (5 верст).
