Die Dreifaltigkeitskirche in Kasimow wird erstmals in den Katasterbüchern des Fürsten Peter Vojeikov im Jahr 1627 erwähnt. Es handelte sich um ein Holzgebäude mit einer Kapelle zu Ehren des heiligen Nikolaus von Myra, in dem viele alte Ikonen aufbewahrt wurden. Diese Ikonen waren reich verziert, wurden aber in erster Linie wegen ihrer wunderbaren Eigenschaften geschätzt. Am 27. September 1751 wurde die Genehmigung zum Bau einer neuen Kirche anstelle der alten erteilt, mit den Kapellen Serievskaja und Nikolskaja. Bereits am 18. Dezember 1752 bat der bekannte Kaufmann Ivan Stepanov um die Weihe der Kapellen in der neu erbauten Kirche.

Auf der Vorhalle der Dreifaltigkeitskirche befindet sich eine Inschrift, die besagt, dass der Bau am 11. Mai 1753 begann und die Weihe am 6. Mai 1763 stattfand. Die zweite Kapelle des heiligen Sergius wurde am 7. Mai desselben Jahres geweiht, und die Kirche der Heiligen Dreifaltigkeit am 10. September 1765. Die Inschrift berichtet auch, dass die Kirche durch die Bemühungen der Kaufleute Alexander Grigorjewitsch Polezhaev und Nikita Semjonowitsch Verein mit Unterstützung der Gemeindemitglieder erbaut wurde. Es ist wichtig zu erwähnen, dass die Kaufleute in der Stadt aktiv am Bau orthodoxer Kirchen beteiligt waren und Gemeindemitglieder aller Stände Mittel für deren Verschönerung spendeten. Im Jahr 1772 wurde ein steinerner Glockenturm errichtet, in dessen zweitem Geschoss sich eine Kirche zu Ehren der Gottesmutter von Smolensk befand. Der Gottesdienst dort wurde nur einmal im Jahr, am 28. Juni, gefeiert. Unter den alten Denkmälern der Kirche stach das Evangelium von 1644 hervor, das wie viele andere Werte im Jahr 1922 beschlagnahmt wurde. Am Pfingsttag fand ein Kreuzgang von der Kathedrale zur Kirche statt. Die Kirche wurde mehrfach von den Gemeindemitgliedern verschönert und renoviert. Sie hatte vier Altäre: den Hauptaltar zu Ehren der Heiligen Dreifaltigkeit, den rechten Altar zu Ehren des heiligen Nikolaus von Myra, den linken zu Ehren des heiligen Sergius von Radonesch und im mittleren Geschoss des Glockenturms zu Ehren des Smolensker Ikone der Gottesmutter. Die Kirche wurde am 29. September 1938 geschlossen und 1954 auf Beschluss des Stadtvorstands an die ORS des Kasimower Steinbruchs vermietet.

Die Gottesdienste in der Kirche wurden am 15. September 2002 nach ihrer Renovierung wieder aufgenommen. Die Kapellen werden zu Ehren der Ikone der Gottesmutter "Odigitria-Smolensk", des heiligen Nikolaus von Myra und des heiligen Sergius von Radonesch wiederhergestellt.

In der Kirche werden die Reliquien des Bekenners Sergius von Kasimow aufbewahrt, dessen Gedenktag mit einem feierlichen Gottesdienst begangen wird, der das Kirchenfest darstellt.