El 7 de marzo de 1905, el arzobispo Agafodor se dirigió al jefe de la región de Kubán con la solicitud de asignar un terreno para la construcción de una iglesia en el pueblo de Armavir. En 1908, la administración del volost dio permiso para la construcción con la condición de recaudar al menos 30 mil rublos. El 12 de diciembre de 1910 se redactó el documento "Veredicto de la reunión rural del pueblo de Armavir", firmado por 62 participantes, donde se asignó un terreno para la construcción del templo. El lugar fue elegido en la intersección de las calles Jutorskaya y Malominskaya (hoy calles S. Razin y Lunacharsky) en una zona modesta, alejada del centro.

A partir del 28 de mayo de 1912, comenzaron los trabajos de diseño bajo la dirección del arquitecto G. I. Akopzhanov. La construcción fue dirigida por el sacerdote Leonid Dmitrievsky. El 3 de agosto de 1912 se realizó la colocación de la casa de oración en nombre de la Santísima Trinidad. Para el 2 de septiembre de 1914, se completaron los trabajos exteriores. En 1915, en medio del aumento de sentimientos patrióticos, aumentaron las donaciones, y el arquitecto en lugar de una casa de oración diseñó un templo. El 28 de abril de 1916 se completó la construcción del templo, y el 26 de mayo de 1916 fue consagrado.

El primer rector de la Catedral de la Santísima Trinidad, el 7 de noviembre de 1916, fue el sacerdote Alexander Ukolov, quien fue fusilado durante la guerra civil. En la década de 1930, de las cinco iglesias que funcionaban en Armavir, solo quedó la de la Santísima Trinidad, las demás fueron destruidas. Sin embargo, en esta también las autoridades organizaron un almacén.

Un hito significativo en la historia de la catedral está relacionado con el rector Leonid Dmitrievsky, quien sirvió en el templo de 1942 a 1950. La iglesia reanudó su actividad durante la ocupación alemana. Después de la liberación de Armavir el 24 de enero de 1943, el padre Leonid organizó la recolección de donaciones para el Ejército Rojo y llevó a cabo la reconstrucción y reparación capital del templo. Fue galardonado con la medalla "Por el trabajo valiente en los años de la Gran Guerra Patria". En 1950, el rector fue el protoiereo Alexander Volkanovich, y en 1956-1957, el sacerdote Georgy Stroe. El rector Mikhail Samoylenko sirvió en el templo de 1964 a 1985.

Desde 1991, el rector es el candidato en teología protoiereo Sergey Tokar, el archipreste de las iglesias del distrito de Armavir. En 1993, se creó el Instituto Social-Ortodoxo de Armavir en la iglesia. En 1995, la iglesia de la Santísima Trinidad recibió el estatus de catedral.