À l'aube du XXe siècle, le principal temple de la ville, la cathédrale Saint-Georges, ne pouvait plus accueillir tous les fidèles, surtout lors des grandes fêtes religieuses. À l'initiative du prêtre Alexandre Znamenski et des paroissiens, il a été décidé de construire une nouvelle cathédrale chaude, la cathédrale de la Sainte-Trinité, qui a été située au nord-est de la cathédrale Saint-Georges. Les habitants de Youriev-Polski ont collecté des dons pendant quatre ans, et en 1907, la première pierre de ses fondations a été posée. La construction de la cathédrale a été synchronisée avec le 300e anniversaire de la maison des Romanov. Auparavant, le 6 mars 1903, la Douma municipale avait attribué un terrain pour le nouveau temple, qui devait être situé dans la même enceinte que la cathédrale Saint-Georges. Pour les deux temples, 432 sajenes carrées de terre ont été allouées, et la construction d'une route de la rue de la cathédrale à la route de Vladimir a également été prévue, dont une partie a été conservée jusqu'à nos jours.

En novembre 1903, le plan de construction était prêt, et le 21 janvier 1904, le maire Abrosimov l'a approuvé. Le projet, élaboré par l'architecte diocésain de Vladimir, Nicolas Dmitrievitch Koritski, a été approuvé par le Comité de construction auprès du Saint-Synode le 3 mai 1905. Le temple devait avoir un style "russe" et trois autels : un central en l'honneur de la Sainte-Trinité et deux latéraux, l'un en l'honneur de l'Exaltation de la Sainte-Croix et l'autre en l'honneur de l'Annonciation. Malgré le manque de fonds, le projet a été réalisé. À l'été 1905, des matériaux de construction avaient été préparés, y compris 350 000 briques, et le 25 août, la construction a commencé. Au 1er octobre 1905, les fondations de la cathédrale étaient terminées. Cependant, des fonds considérables étaient nécessaires pour poursuivre les travaux. L'empereur a fait don de 30 000 roubles, mais cela s'est avéré insuffisant. Les gelées précoces et l'hiver rigoureux ont endommagé le temple inachevé, et en mars 1909, des fissures sont apparues sur les façades. Une commission de Vladimir, dirigée par l'architecte provincial S. Fiodorov, a recommandé d'arrêter la construction. Néanmoins, grâce à l'aide de personnes pieuses, la construction a été achevée en 1914. En décembre 1914, le bâtiment était construit, impressionnant par ses dimensions et sa décoration. Le temple pouvait accueillir jusqu'à deux mille personnes.

Le 11 janvier 1915, l'évêque de Youriev, Eugène, a consacré l'autel principal au nom de la Sainte-Trinité. Le 13 janvier, l'autel en l'honneur de l'Annonciation de la Sainte Vierge a été consacré, et le 18 janvier, l'autel sud en l'honneur de l'Exaltation de la Sainte-Croix. Dans ce dernier, les reliques du prince Sviatoslav III Vsevolodovitch et de son fils Dimitri ont été transférées depuis la cathédrale Saint-Georges. Le 23 août 1915, l'autel en l'honneur de l'Assomption de la Mère de Dieu a été consacré au rez-de-chaussée de la nouvelle cathédrale. En 1916, la "croix de Sviatoslav" a été transférée dans la cathédrale. La consécration de la cathédrale de la Sainte-Trinité est devenue l'un des derniers événements joyeux de l'histoire pré-révolutionnaire de Youriev-Polski.

Au milieu des années 1920, le temple a été pillé, profané et fermé dans les années 1930. Le chauffage par calorifère a été démonté, et dans les années 1930, le bâtiment a été utilisé comme centrale électrique, ce qui a entraîné des dommages dus aux vibrations. Le carrelage de Metlakh a été brisé, les plafonds ont été supprimés, et le temple lui-même a perdu ses dômes et a été équipé d'une cheminée. Plus tard, le bâtiment a été utilisé comme entrepôt. Dans les années 1990, il est devenu abandonné.

Aujourd'hui, la cathédrale de la Sainte-Trinité a été transférée à l'évêché de Vladimir-Souzdal, mais en raison de son état d'urgence, aucun service n'y est célébré.