Alapaievsk comenzó su existencia en 1639 como un pequeño asentamiento habitado por campesinos estatales y que formaba parte de la sloboda de Murzina. Ese mismo año, el príncipe P. I. Pronski fundó la sloboda de Murzina y la aldea de Alapaikha, poblándolas en parte con personas libres sin tierra y en parte trasladando campesinos de otros asentamientos a la orilla del río Neiva.

En 1682, el administrador de Murzina informó que "los tártaros ladrones arruinaron completamente la sloboda de Murzina, quemaron la iglesia y los graneros estatales, mataron a los campesinos en los campos, quemaron las aldeas y robaron el ganado". Por lo tanto, en 1685, los campesinos de la aldea de Alapaikha pidieron al administrador de Murzina, Kondrati Khorov, que les asignara tierras vacantes para cultivo y heno tras la masacre de los bashkires. La solicitud fue satisfecha, y se les asignó tierra desde la desembocadura del río Alapaikha hasta el río Neiva en Kamenska.

En 1703, tras el descubrimiento de mineral de hierro de calidad en las cercanías de Alapaikha, se construyó una fundición estatal en el río Alapaikha. En 1704, la fundición fue transferida a Nikita Demidov y su hijo Akifiy, quien organizó una ruta de navegación por el río Chusovaya y facilitó la creación de una comunicación terrestre entre las fundiciones de Alapaievsk y Ekaterimburgo. En 1781, la fundición de Alapaievsk se convirtió en una ciudad de distrito, pero en 1797 fue abolida y unida al distrito de Verkhotur como una ciudad de segunda categoría.

Debido a la escasez de agua en el estanque de la fundición de Alapaievsk, las represas y fábricas fueron trasladadas más tarde del río Alapaikha a un río Neiva más caudaloso. A finales del siglo XVII, los habitantes de la aldea de Alapaikha y aldeas vecinas, debido a la lejanía de la iglesia parroquial de Murzina, se dirigieron a la autoridad diocesana de Tobolsk con una solicitud para la construcción de una iglesia y la creación de una parroquia independiente. Su solicitud fue satisfecha, y en 1702 construyeron una pequeña iglesia de piedra en honor al justo Alexis, hombre de Dios.

En 1771 se permitió reemplazar los techos de madera de la iglesia y el campanario por estructuras de piedra y añadir un altar de piedra en honor al Arcángel San Miguel a la iglesia de Alexis. El nuevo altar fue consagrado en 1776 por el archimandrita del monasterio de la Epifanía de Nevyansk, Isaías. En 1793, se permitió al clero de Alapaievsk y al anciano añadir, con fondos de los feligreses, una nueva iglesia fría de piedra en honor a la Santa Trinidad Vivificante junto a las existentes iglesias de Alexis y Miguel.

El 8 de diciembre de 1798, un incendio en la iglesia de Alexis destruyó el techo de madera con las cúpulas de ambos altares y las barandillas del campanario. Debido a esto, la construcción del altar de la Trinidad se retrasó, y fue consagrado solo en 1816. Al mismo tiempo, el campanario de piedra de la iglesia, debido a un suelo débil, comenzó a separarse de las paredes y amenazaba con caer. Por lo tanto, en 1831 se desmontó el campanario y en 1832-1833 se construyó uno nuevo, que existe hasta hoy.

A la iglesia de Alexis le pertenecen 12 edificios de piedra y uno de madera con bancos, entregados a la administración de la iglesia por los propietarios de la fundición en 1856; una casa de madera de un piso, construida en 1891 para la escuela parroquial de la iglesia de Alexis; una casa de madera de un piso con dos alas de madera y una finca, comprada en 1900 para alojar al clero menor de la iglesia.

El 11 de mayo de 1912, por decreto del Sínodo, se le otorgó al templo el estatus de catedral. Desde 1923, funcionó con una orientación renovadora hasta su cierre en 1932. La iglesia fue devuelta en 1992 y consagrada el 8 de agosto de 1999. Actualmente está en funcionamiento.