La catedral de Bryansk, conocida como Novopokrovsky, fue destruida en 1968. Tras la restauración de la sede episcopal en Bryansk, surgió la necesidad de construir una nueva catedral. El 30 de mayo, el Patriarca Alexis II dio su bendición para su construcción, y en 2006 comenzó la obra. En diciembre de 2011 se consagraron los altares del nivel inferior de la catedral. El 24 de mayo de 2012, en la festividad de la Ascensión del Señor y el día de la memoria de los santos Cirilo y Metodio, se celebró la primera Divina Liturgia en el nivel superior de la catedral bajo la dirección del obispo de Bryansk y Sevsk, Alexander.

El 1 de julio de 2012, el Patriarca de Moscú y de toda Rusia, Kirill, llevó a cabo el rito de la gran consagración del altar del nivel superior de la catedral. El majestuoso edificio del templo se convirtió en la dominante espiritual y estética de Bryansk, elevándose sobre sus colinas y transformando el panorama urbano. En memoria del significado del Monasterio de la Trinidad de San Sergio en la historia de Rusia y de la Iglesia Rusa, la nueva catedral fue dedicada a la Santa Trinidad, especialmente venerada por el venerable Sergio de Radonezh.

En 2004, se asignó un terreno a la diócesis para la construcción en el centro de Bryansk, cerca de la iglesia de la Resurrección de Cristo. Este terreno pertenecía anteriormente al antiguo monasterio de doncellas de la Resurrección. El proyecto de la catedral fue desarrollado por el joven arquitecto de Stavropol, Viktor Viktorovich Aksyonov, quien trabaja en las tradiciones de la arquitectura rusa antigua. Utiliza estructuras modernas que cumplen con los requisitos actuales, manteniendo la estética de los templos antiguos. La catedral es una construcción de tres naves y ocho columnas, con una longitud de 33 metros y un ancho de 27 metros. Las tecnologías modernas permitieron crear columnas redondas y delgadas, lo que hace que el espacio sea amplio. Seis cúpulas, cada una con un peso superior a 10 toneladas, fueron fabricadas en Volgodonsk y transportadas a Bryansk en piezas. En diciembre de 2011 se consagraron los altares del nivel inferior: el principal en honor a la imagen de la Madre de Dios de Svensk, el derecho en nombre del príncipe Oleg de Bryansk, y el izquierdo en nombre del santo Teofilacto. La consagración fue realizada por el obispo de Bryansk y Sevsk, Teofilacto.

El 23 de junio de 2012, las reliquias del príncipe Oleg de Bryansk fueron trasladadas de la iglesia de la Resurrección de Cristo a la catedral de la Trinidad. La ceremonia fue presidida por el obispo de Bryansk y Sevsk, Alexander. El gobernador de la región de Bryansk, N. V. Denin, entregó a la catedral una copia de la imagen de la Madre de Dios de Svensk de finales del siglo XVIII.

La catedral de la Trinidad se convirtió en el mayor templo de la región de Bryansk. La superficie del nivel inferior es de 1000 metros cuadrados, y la del superior, de 882. La altura de la catedral alcanza los 58 metros, y puede albergar hasta tres mil feligreses. El complejo incluye el campanario "Peresvet", de aproximadamente 71 metros de altura, diseñado por la arquitecta bryanskense Olga Grozova. La campana más grande, la "Peresvet" de 16 toneladas, fue fabricada en Tutayev y consagrada en el Monasterio de la Trinidad de San Sergio en 2010.

El 16 de diciembre de 2011, se instaló una estatua de bronce del monje guerrero Alexander Peresvet, participante de la Batalla de Kulikovo, bajo el campanario. En 2012, la escultura fue trasladada unos metros. El monumento, creado por el escultor moscovita Alexander Alekseevich Smirnov, complementa la imagen de la catedral. En 2007-2008, también se encargó de la pintura de los interiores de este majestuoso templo.