Die Geschichte der Heilig-Dreifaltigkeitskathedrale beginnt mit dem Besuch der Zarenfamilie in Jekaterinodar Ende des 19. Jahrhunderts. 1888 entgleiste ein Zug mit königlichen Personen, aber glücklicherweise gab es keine Opfer, nur einige Diener und Hofdamen erlitten leichte Verletzungen.

1889, nach einem Gottesdienst in der Alexander-Newski-Kathedrale, beschloss die Stadtverwaltung, einen Tempel mit sieben Altären im 113. Viertel des zweiten Teils der Stadt zu bauen. Vertreter der Verwaltung, darunter W. S. Klimow und der Vorsteher A. Jerokhin, schickten ein Telegramm an den Monarchen, in dem sie ihre treuen Untertanen Gefühle ausdrückten und über die Absicht informierten, das Überleben der Zarenfamilie durch den Bau eines Tempels zu Ehren der heiligen Schutzpatrone der Majestät zu verewigen.

Am 6. November 1887 wurde die höchste Dankbarkeit empfangen. Bald, am 20. April 1896, bot die Witwe des Beamten Jefrosinja Abramowna Scherbinina ein Grundstück für den Bau der Kirche an und spendete 2000 Rubel, bat im Gegenzug um eine kleine Rente und ein Häuschen. Die Duma nahm ihr Angebot an, und am 3. Oktober 1899 fand die Grundsteinlegung des Tempels statt. Der Architekt I. K. Malgerb präsentierte das Projekt der Kathedrale, das für 1000 Personen ausgelegt war.

Seit 1902 gab es an dem zukünftigen Standort des Tempels ein Gebetshaus, in dem Pater Wassili Birjukow diente. In den Jahren 1902 und 1903 wurden Arbeiten am Bau des Glockenturms und des Daches durchgeführt.

Am 29. Juni 1904 wurden die Kreuze auf die Kuppeln gehoben, und der Altar des unteren Tempels zu Ehren des heiligen Seraphim von Sarow wurde geweiht. Im Tempel waren Altäre geplant: der mittlere im Namen der Heiligen Dreifaltigkeit, der rechte im Namen des heiligen Basilius des Großen, der linke im Namen der heiligen Eufrosinia. Später wurde der Altar der heiligen Eufrosinia in den unteren Tempel verlegt, und der linke erhielt den Namen des heiligen Seraphim von Sarow. Der Bau wurde von 1905 bis 1907 aufgrund von Geldmangel und Feuchtigkeit, die die Ikonen beschädigte, gestoppt. Die Stadtverwaltung stellte 15.000 Rubel für den Ikonostase zur Verfügung und schloss einen Vertrag mit dem Meister Strelkow und dem Künstler Safonov ab. Alle Arbeiten wurden bis Ende 1909 abgeschlossen, und am 7. Juni 1910 wurde der Tempel feierlich geweiht. In den Jahren 1911 und 1912 wurden Reparaturen am unteren Tempel durchgeführt, der am 1. November 1912 geweiht wurde. Auf dem Gelände der Kirche befanden sich eine kirchliche Schule und eine städtische Schule.

Leider war der Tempel nur 20 Jahre in Betrieb. 1934 wurde er geschlossen, aber 1942, mit Genehmigung der Besatzungsbehörden, wurden die Gottesdienste wieder aufgenommen. Nach dem Krieg wurde die Kathedrale erneut geschlossen.

Während der Verwahrlosung verlor die Kirche ihre Utensilien, Ikonen, Möbel und Ikonostasen. Lampen und Leuchter wurden an das Stadtkomitee geschickt, und die Umzäunung der Kathedrale steht bis heute um das Kinderkrankenhaus in der Turgenew-Straße.

Bis 1972 befanden sich im Tempel ein Lager und eine Pökelbasis. Die Wandmalereien wurden mit Ölfarbe übermalt. Später wurde das Gebäude als Bildhauerwerkstatt des Krasnodar Kunstfonds der UdSSR genutzt. Viele Denkmäler Krasnodars wurden in diesen Jahren in der Kathedrale geschaffen.

1985 beschrieb die Architektin G. I. Bekbulatova den Zustand der Kathedrale: Die Fassaden sind überladen, die Eingänge sind zerstört, die Wandmalereien sind übermalt, das Dach ist beschädigt, die Türen schließen nicht, dekorative Gitter und Fenster sind verloren gegangen, die Innenräume und Böden sind in einem verwahrlosten Zustand.

1989 sammelten Gläubige über 2000 Unterschriften und erreichten die Rückgabe des Gebäudes an die Kubanische Diözese. 1990 wurde die Kathedrale den Gläubigen zurückgegeben, und die Gottesdienste wurden wieder aufgenommen.

Seit dem 1. September 2006 gibt es auf dem Gelände der Kathedrale ein theologisches Seminar in Jekaterinodar und eine Sonntagsschule für Kinder.

Am 16. September 2020 beschloss der Erzbischöfliche Rat der Kubanischen Metropolie, die Heilig-Dreifaltigkeitskathedrale und das Jekaterinodarische Theologische Seminar zu einem einheitlichen spirituellen Bildungszentrum zu vereinen.