La iglesia ortodoxa de la diócesis de Cheliábinsk de la Iglesia Ortodoxa Rusa es la más grande de la ciudad. La primera iglesia de la Santísima Trinidad fue fundada en Zarechye en 1768. En 1909 se decidió construir un nuevo templo en este lugar, y la construcción comenzó en 1911. La iglesia fue consagrada el 12 de octubre de 1914. Durante la época soviética, el 1 de octubre de 1929, la iglesia fue cerrada, y se planeaba abrir un cine en su edificio, que se convertiría en el primero en la parte de Zarechye de la ciudad. Sin embargo, las autoridades de la ciudad decidieron colocar allí exposiciones del museo local. Desde 1931 hasta 1932, el museo fue trasladado a la catedral de Cristo Nacido, pero tras su demolición, regresó al edificio de la iglesia de la Santísima Trinidad. En 1987-1988, el edificio fue restaurado, y en 1990 fue entregado a la diócesis de Cheliábinsk y Zlatoust y nuevamente consagrado. Los trabajos artísticos interiores fueron realizados por el artista N. F. Kostiuk.

El Archivo Histórico Central de Moscú informó que, además de la evaluación del seguro, no se encontraron otros documentos sobre la catedral de la Santísima Trinidad de Cheliábinsk.

La catedral está decorada con ricas pinturas al estilo de Vasnetsov y un hermoso iconostasio de cedro. El coro de la iglesia interpreta obras raras y solemnes de compositores como Rachmaninov, Bortniansky, Chesnokov, Chaikovsky y otros.

Tras la destrucción de la catedral de Cristo Nacido, la iglesia de la Santísima Trinidad se convirtió en el templo más grande de Cheliábinsk. En la iglesia se guardan partículas de las reliquias de santos: el venerable Serafín de Sarov, el gran mártir Trifón, el apóstol Andrés el Primero Llamado, el sanador gran mártir Pantaleón y la Santa bienaventurada Matrona de Moscú.