Свято-Троицкий собор в посёлке Ровеньки был построен в 1885 году, о чём свидетельствуют записи в «Воронежских губернских ведомостях» (№24 за 1885 год). Храм возведён в каменном исполнении, с колокольней и пятью куполами, в архитектурном стиле, характерном для православных церквей XIX века. Приделы храма освящены в честь великомученицы Варвары и святителя Митрофана Воронежского. Строительство велось на средства купца первой гильдии Пехарева, который внёс значительный денежный вклад. Для кладочного раствора использовались известь, песок, вода и яичные белки, причём яйца собирались по окрестным деревням и хуторам.
В дореволюционный период храм являлся центром духовной жизни Ровенской слободы. В 1893 году приход насчитывал более 1600 человек. Земельные владения церкви составляли 148 десятин. После 1917 года храм был закрыт, разграблен и использовался как зернохранилище, что способствовало его сохранению от полного уничтожения. В годы Великой Отечественной войны здание пострадало от артиллерийского обстрела: снаряд повредил притворную часть, разрушив один из сводов и часть стены. Впоследствии повреждения были устранены, однако трещина на месте попадания сохранилась как исторический след событий.
Богослужения в храме возобновились в период так называемой «сталинской оттепели», но проводились только в центральной части. Притворная часть оставалась отделённой каменной перегородкой и использовалась как складское помещение. В 1980-е годы в этой части произошёл пожар. Полностью храм был возвращён верующим в 1988 году, в год тысячелетия Крещения Руси. После реставрационных работ Свято-Троицкий собор был включён в список объектов культурного наследия.
В храме сохраняются святыни, включая иконы с частицами мощей великомученицы Варвары, преподобного Илариона Троекуровского и праведного Димитрия Горского Старобельского. Архитектурный облик собора представляет собой пример культового зодчества второй половины XIX века с элементами эклектики. Колокольня, восстановленная в постсоветский период, соответствует первоначальному проекту.