Свято-Троицкий собор в Колпине является преемником одноимённого храма, разрушенного в 1958 году. Первый деревянный храм во имя Святой Троицы с приделом святителя Николая Чудотворца был освящён 26 сентября 1735 года. Рядом с ним 3 августа 1758 года заложили каменную церковь с приделами Тихвинской иконы Божией Матери и святителя Николая. Освящение состоялось в 1773 году. Автором проекта предположительно был архитектор Савва Чевакинский.
Храм представлял собой пятиглавое сооружение в стиле барокко с отдельно стоящей 53-метровой колокольней. Комплекс окончательно сформировался к 1901 году после постройки двух каменных часовен. Главной святыней являлась чудотворная икона святителя Николая, обретённая в 1713 году. В 1918 году церкви присвоен статус собора.
В 1937 году собор закрыли, в 1938 году переоборудовали под кинотеатр «Луч». В августе 1941 года верхнюю часть колокольни взорвали как ориентир для артиллерии. После войны сохранившиеся на 80-100% конструкции снесли в 1957-1958 годах, несмотря на рекомендации о восстановлении.
Новый Свято-Троицкий собор построен в 2003-2009 годах по проекту архитектора Сергея Крюкова в неорусском стиле. Закладка совершена 19 декабря 2004 года, освящение главного придела - 19 декабря 2009 года. Храм двухпридельный, с колокольней и трапезной. Боковой придел освящён во имя Покрова Пресвятой Богородицы.