La chapelle, érigée en 2004 dans le style classique, est située au centre de Dmitrovsk, à l'emplacement de l'ancienne cathédrale de la Sainte-Trinité.

La cathédrale a été fondée en 1802, et la construction de son bâtiment en pierre a commencé en 1810. Les travaux ont été réalisés en plusieurs étapes grâce à des dons volontaires, qui ont dépassé 36 000 roubles. La construction a été dirigée par le protodiacre Philippe Leonoutov. Les premiers services religieux ont eu lieu en 1812, et en 1817, la cathédrale a été consacrée. En 1821, la construction du temple était achevée, mais en 1832, deux chapelles ont été ajoutées, modifiant son apparence initiale. En plus de la chapelle principale dédiée à la Sainte-Trinité, le temple avait des chapelles de l'Assomption de la Sainte Vierge et de Saint Georges le Victorieux. La cathédrale était visitée par les habitants des quartiers centraux de Dmitrovsk et des villages voisins Anoshinki et Vertyakina. Dans la salle à manger de l'église, jusqu'à deux mille personnes pouvaient être accueillies. Dans le peuple, le temple était appelé la Nouvelle cathédrale, par opposition à l'église de Dimitri de Thessalonique, considérée comme l'Ancienne cathédrale.

En 1865, le prêtre Vassili Nikitski, le diacre Ipaty Kropotov et le sacristain Mikhaïl Fiodorov ont été transférés de la cathédrale de la Sainte-Trinité à la nouvelle paroisse de l'église de la Protection à Dmitrovsk. La même année, le protodiacre Jean Leonoutov est devenu le bienfaiteur urbain et rural du 1er secteur de la bienfaisance de Dmitrov, tandis que le protodiacre Pavel Mescherski est devenu le bienfaiteur rural du 2e secteur.

En 1885, le protodiacre Dmitri Matveïevitch Nikanorov, décoré de l'ordre de Sainte Anne de 3e classe, le prêtre Fiodor Georgievitch Ilyinski et le diacre Afanasy Yakovlevitch Lebedev servaient dans la cathédrale. Le temple appartenait au 1er secteur de la bienfaisance de Dmitrov. En 1897, y servaient le protodiacre Nicolas Nikolaïevitch Livanov, le prêtre Vassili Ermolayevitch Ryazanov, les diacres Afanasy Yakovlevitch Lebedev et Ivan Nikolaïevitch Nefediev. En 1910, le protodiacre Léon Ivanovitch Adamov, le prêtre Tikhon Ivanovitch Andreïev, le diacre Straton Pavlovitch Sergueïev et le diacre-psalmiste Evlampiy Petrovitch Voznesensky servaient dans la cathédrale. Un bureau de l'assemblée diocésaine fonctionnait à la cathédrale.

Pendant la Grande Guerre patriotique, à l'automne 1941, lorsque le front s'est approché de Briansk, les autorités locales, sur ordre du comité exécutif de district, ont commencé à détruire la cathédrale de la Sainte-Trinité. La destruction complète du temple n'a pas pu être réalisée à l'époque, et il a été finalement démoli dans les années 1950.