En 1838, la abadesa del monasterio de San Nicolás de Starotorg, la igumenia Taísia, decidió construir un templo de piedra, la catedral de la Santísima Trinidad. El proyecto inicial fue desarrollado por el ingeniero Lvov, miembro de la comisión de construcción de la provincia. Luego, los planos fueron significativamente revisados en la Comisión de Proyectos y Presupuestos de la Administración Principal de Vías de Comunicación y Edificios Públicos de San Petersburgo para mejorar la arquitectura. El contratista fue un campesino de la provincia de Nizhni Nóvgorod, Pavel Guryánovich Trujin. La construcción duró desde 1839 hasta 1859. La catedral tenía tres altares: en honor a la Santísima Trinidad, la Protección de la Madre de Dios y el santo Nicolás el Milagroso.

A principios de 1919, el monasterio fue cerrado y en sus edificios se estableció un hogar de niños, que existió hasta 1962. En 1936, la catedral perdió sus cruces y cuatro cúpulas. En su interior se instaló la segunda planta de energía de vapor de la ciudad, que funcionó desde 1939. Después de la incorporación de Galich al sistema energético estatal en 1963, la planta fue cerrada y en el edificio de la catedral se organizó una caldera para la escuela pedagógica. Durante la época soviética, las pequeñas cúpulas de la catedral fueron destruidas, y el edificio quedó enterrado bajo basura y barro.

En la década de 1990, comenzó la restauración de la catedral, durante la cual se restauraron las pequeñas cúpulas, pero los trabajos no se completaron y la catedral no fue devuelta a la iglesia. El 8 de febrero de 2017, la catedral fue inspeccionada por contratistas, representantes de la administración municipal y el clero, para discutir los trabajos de restauración. La financiación se llevó a cabo en el marco del proyecto "Memoria Histórica", supervisado por Mijaíl Kozlov, miembro del Consejo de la Federación de la región de Kostromá.

El 25 de febrero de 2017, en la catedral, el obispo de Galich y Makárev, Alexéi Eliséyev, celebró un servicio de bendición del agua para la renovación y el inicio de la restauración. Para ese momento, se habían instalado andamios alrededor de la catedral y se había comenzado la demolición de las estructuras modernas que obstaculizaban la restauración. Los trabajos fueron financiados a través del Programa Federal Objetivo "Cultura de Rusia, Memoria Histórica". A principios de mayo, después de finalizar la temporada de calefacción, comenzó la demolición de la caldera, lo que permitió a los contratistas continuar con los trabajos de acabado e instalar los techos. A finales de mayo, la demolición se completó y los trabajos dentro de la catedral continuaron.

En junio, comenzó el dorado de las cúpulas con nitruro de titanio. Para el 17 de julio, se habían dorado cuatro pequeñas cúpulas, y luego la central. El 31 de julio, "Noticias de Galich" señalaron que la catedral, limpiada de "crecimientos" soviéticos y levantada del suelo, parecía enorme y luminosa. El 9 de agosto de 2017, se instalaron cruces doradas en las cúpulas, fabricadas en San Petersburgo. Después de esto, comenzaron los trabajos para acondicionar el espacio interior de la catedral. En las paredes aparecieron manchas de alquitrán, que habían quedado desde la época soviética. Para agosto de 2018, se completó la instalación de bloques de ventanas y puertas de alerce, y se instalaron rejas en las ventanas.