Первая деревянная церковь во имя Троицы Живоначальной появилась на Вятке еще в 14 веке. В 1677 году, при деятельном участии архиепископа Ионы, на месте деревянной церкви закладывается первый в городе каменный храм. Строительство закончено в 1683 году. К середине 18 века храм обветшал, главным образом из-за частых городских пожаров. Местный каменщик Федот Шутов после осмотра церкви вынес заключение, что церковь «вовсе безнадежная и к починке непригодная». Пожар 1752 года ухудшил состояние храма, и духовные власти, а именно епископ Варфоломей, просит Сенат и Синод пригласить в город архитектора для строительства нового собора – «доброго и знающего в том строении искусства гезеля». В 1760 году в Вятку приезжает молодой архитектор И.Г. Кутуков, ученик известного архитектора и педагога Д.В. Ухтомского.
По мнению И.В. Беровой, Кутуков составил новый проект Собора с учетом замысла сооружения, отосланного на утверждение Д.В. Ухтомскому ещё в начале 1760 года. В ноябре 1763 г. Ухтомский пишет епископу Варфоломею: «…на строение новостроящейся соборной Вашей церкви поручиком Кутуковым сочиненный фасад и профиль рассматривал: по которому холодную церковь с алтарем и мезонином советую Вашему преосвященству производить». И.Г. Кутуков руководил строительством до 1763 года, к этому времени Собор был отстроен до внутреннего карниза. Не доведя строительство до конца, Кутуков уезжает в Москву и больше к строительству храма отношения не имеет. Вместо него в город присылают другого ученика Д.В. Ухтомского – С.И. Заикина, при котором и заканчивается строительство теплой церкви с двумя приделами – во имя Николая Чудотворца и Михаила Архангела. Работы по внутреннему интерьеру храма выполнены местными резчиками Яковом Никитиным и Никоном Исаевым.
В 1772 году состоялось освящение холодного храма – в имя Троицы Живоначальной. В этом же году заканчивается строительство колокольни, с приделом во имя Симеона Столпника на втором этаже. На верхнем ярусе колокольни размещены городские часы. В 1770-1790 годах сооружается четырехярусный иконостас в холодном храме. Иконостасы придельных храмов датируются двадцатыми годами 19 века. В украшении иконостасов принимал участие местный художник – Е.Д. Чарушин. В 20-х годах 19 века сооружается теплый переход от колокольни к церкви. В середине 19 века в храме устроен новый пещерный придел – во имя Всех Святых Киевских, где хранились мощи угодников Феофила и Ипатия, принесенные в дар Собору Киево-Печерской лаврой. Из особых святынь, хранившихся в Соборе – Чудотворная икона Святителя Николая, известная с 1383г. Икона была обретена на склоне реки Великая, что у села Великорецкое. Именно от стен Троицкого Собора начинался известный ныне по всему миру Великорецкий Крестный ход. Собор и колокольня разрушены в 30-х годах 20-го века.
По материалам статьи И.В. Беровой "Первый во всем крае"