Первая деревянная церковь за счет государственной казны построена в 1593 году. Каменная церковь построена в 1730 году на Троицкой площади. В 1852 году владелицей Порецкой вотчины г. П.И. Мятлевой была распространена трапезная часть храма и пристроен новый придел, а в 1856 году выстроена стоящая отдельно от храма величественная пятиярусная колокольня. С этого времени церковь получила название собора. Весь комплекс собора был обнесен каменной оградой. Главный престол был посвящен Святой Троице, а в приделах один в честь Успения Божией Матери, а другой во имя Святителя и Чудотворца Николая. Высота колокольни 56,7 метров. Колокола отливались рядом, на площади, в том числе и колокол, весом более чем в шестьсот пудов.

В 1933 году собор был закрыли. Здание храма использовалось под зрелищное заведение. С колокольни сняты колокола. На основании и втором ярусе колокольне разрушено.

Церковь возвращена верующим. С 21июля 2006 года начато восстановление церкви.