Проект собора Троицы Живоначальной работы архитектора В.П. Стасова был утверждён в 1830 году. Пятиглавый храм внешне напоминает Преображенский собор Санкт-Петербурга, построенный Стасовым. Правда, некоторые историки утверждают, что знаменитый архитектор никакого отношения к собору не имел, и проект - элементарный плагиат.
После нескольких лет сбора средств к 1857 году храм удалось построить. При возведении купола внутренние столбы собора стали проседать, здание даже хотели разобрать, но моршанский мастер Степан Люлин предложил оригинальное техническое решение - обвязать металлом столбы и своды. Главный иконостас собора был пятиярусным, придельные - трехъярусными.
Стены храма в 1903 году расписали московские художники.
После 1918 г. собор был осквернён, разграблен и закрыт советскими властями, в соборе разместили склад.
В 1980 гг. - здание почти полностью уничтожено пожаром.
В 1990-е гг. - собор вернули верующим, началась реставрация
С 1998 году в соборе совершаются регулярные богослужения.
