La iglesia catedral de la Santa Trinidad fue solemnemente inaugurada el 30 de agosto (11 de septiembre) de 1860 como parte de la construcción de las estructuras rusas en las tierras adquiridas por el Comité Palestino en la Plaza Meydam en Jerusalén. La colocación de la iglesia fue realizada por el primer epíscopo del patriarca de Jerusalén, el metropolitano Melitio de Petroarabia, y el jefe de la Misión, el obispo Cirilo (Naumov), con la cocelebración del clero ruso y griego.

El proyecto fue desarrollado por el arquitecto ruso Martín Eppinger. Inicialmente se planeó consagrar la iglesia en honor a San Alejandro Nevski, protector de Alejandro II, pero luego se decidió dedicarla a la Santa Trinidad.

La construcción de la catedral de la Trinidad se completó en 1863, pero la consagración tuvo lugar solo el 27 de octubre (8 de noviembre) de 1872. La liturgia fue presidida por el patriarca de Jerusalén Cirilo II, con la cocelebración de cuatro jerarcas de la iglesia ortodoxa de Jerusalén y el jefe de la Misión, el archimandrita Antonin (Kapustin). En diciembre de ese mismo año, se colocó una campana en el campanario. Los servicios en la catedral se celebraban diariamente.

En 1895 y 1897 se realizaron reparaciones en la catedral. Se repararon el techo y el pavimento, y se raspó la pintura adhesiva de las paredes y columnas, después de lo cual el interior fue pintado tres veces de blanco. Luego, la catedral fue decorada con imágenes sagradas, y se hizo una salida de emergencia cubierta desde el altar.

Durante el mandato británico, la catedral de la Trinidad permaneció activa y estuvo bajo la jurisdicción de la Iglesia Ortodoxa Rusa en el extranjero. Durante la Primera Guerra Árabe-Israelí, la iglesia sufrió graves daños. Desde 1948, está bajo la jurisdicción de la Iglesia Ortodoxa Rusa.

La catedral es un templo de cinco cúpulas de piedra blanca en estilo neobizantino. El iconostasio tallado, fabricado en 1869 en San Petersburgo por N. A. Leontiev, recibió una medalla de plata en la Exposición de Manufacturas de Rusia de 1870. Las puertas reales, doradas y donadas por el gran duque Konstantin Nikolayevich, presidente del Comité Palestino, adornan la catedral.