Die Simbirsker Dreifaltigkeitskathedrale gilt als der bedeutendste historische Verlust für Simbirsk-Uljanowsk. Dank ihrer einzigartigen Architektur und beeindruckenden Größe war sie eines der wertvollsten kirchlichen Denkmäler an der unteren Wolga. Zusammen mit der älteren Winterkathedrale bildete sie das Fundament des architektonischen Ensembles des alten Gouvernementszentrums. Der Standort für den Bau der Kathedrale, die dem Sieg im Vaterländischen Krieg von 1812 gewidmet war, wurde auf dem Kathedralenplatz im Zentrum des historischen Teils der Stadt gewählt. Bei der Grundsteinlegung der Kirche am 7. September 1824 war Kaiser Alexander I. anwesend.

Der Bau wurde aus den verbleibenden Mitteln der Simbirsker Miliz, Spenden der Bürger und Darlehen des Wohltätigkeitskomitees finanziert. Das Projekt der Kathedrale wurde von dem Architekten Michail Petrowitsch Korinfski entworfen, der auch für die Kathedrale in Arzamas und das Hauptgebäude der Kasaner Universität bekannt ist. Sein Entwurf wurde von einem nicht verwirklichten Projekt der Kasaner Kathedrale in Petersburg beeinflusst, das von seinem Lehrer Andrej Woronichin erstellt wurde, aber Korinfski überarbeitete es und verlieh der Kathedrale klassischere Formen.

Die Kathedrale wurde in Form eines volumetrischen Kreuzes mit vier Kolonnaden und einer Hauptkuppel erbaut, die sich über einer mehrstufigen Rotunde erhebt. Am 15. September 1841 geweiht, wurde die neue Kathedrale der Dreifaltigkeit zum Hauptwerk von M. Korinfski und zur ersten von drei großen Kirchen, die dem Sieg im Vaterländischen Krieg gewidmet sind. Die beiden anderen, die Kasaner Kathedrale in Petersburg und die Christus-Erlöser-Kirche in Moskau, wurden später fertiggestellt, aber die Dreifaltigkeitskathedrale in Simbirsk übertraf sie an architektonischer Vollkommenheit.

Die Kathedrale mit einer Fläche von 1388 Quadratmetern hatte drei Altäre: zu Ehren der Heiligen Dreifaltigkeit, des Heiligen Alexander Newski und des Heiligen Johannes des Täufers, und nach dem Brand von 1864 zu Ehren der dritten Auffindung des Hauptes des Johannes des Täufers. Unter den Reliquien der Kathedrale stach das Bild des ungemachten Erlösers hervor, das zuvor an den Toren der hölzernen Festung Simbirsk angebracht war. Im Jahr 1894, während eines Besuchs in Simbirsk, hielt der Heilige Johannes von Kronstadt in der Kathedrale die Liturgie. Als Meisterwerk der klassizistischen Architektur wurde die Dreifaltigkeitskathedrale 1930 geschlossen, danach wurde sie als Archiv genutzt und als Denkmal der Architektur der ersten Kategorie in Uljanowsk erhalten.

Im Mai 1933 brach in der Kathedrale ein Feuer aus, und ihre weitere Erhaltung wurde als nicht sinnvoll erachtet. Vermutlich wurde die Kathedrale im Sommer 1936 gesprengt. Heute sind keine Spuren mehr von ihr übrig, und der Kathedralenplatz, auf dem sie stand, ist nun ein offener Platz an der oberen Wolga-Uferpromenade.