L'ensemble architectural du monastère de Makariévo-Jeltovodsk s'est principalement formé entre 1661 et 1677. Les historiens de l'art notent que cela a contribué à une cohérence particulière du complexe des bâtiments monastiques. Au début des années 1620, à l'emplacement de l'actuelle cathédrale de la Trinité se trouvait une église en bois de la Sainte-Trinité. Cependant, elle ne correspondait pas au statut de la communauté sur la Volga, et bientôt les autorités ecclésiastiques décidèrent de construire un temple plus grand. La nouvelle cathédrale, consacrée en l'honneur de la Sainte-Trinité, est devenue la dominante architecturale et sémantique du monastère. Sa construction a eu lieu de 1651 à 1658 et est liée au nom du patriarche Nikon. Bien qu'il ne soit pas exactement connu quel rôle il a joué dans la construction des églises en pierre du monastère, son attachement personnel à la communauté était significatif, car dans sa jeunesse, il y a vécu en tant que novice.

La solution architecturale de la cathédrale de la Trinité reflète le concept de l'architecture des temples, promu par Nikon, qui prévoyait le rejet des sommets en forme de tente et l'orientation vers la cathédrale de l'Assomption du Kremlin de Moscou. Les bâtisseurs de la cathédrale de Jeltovodsk suivaient cet exemple. On considère que la construction des églises en pierre était dirigée par Maxim Apsine, un maître de Moscou. La cathédrale était un projet ambitieux pour son époque, bien qu'elle ne dépassât pas en taille la cathédrale de l'Assomption, elle était plus grande que la cathédrale de la Transfiguration du Kremlin de Novgorod.

De 1977 à 1983, des travaux de restauration ont été réalisés dans la cathédrale. Les croix métalliques ont été nettoyées et peintes, les couvertures des dômes ont été réparées, le toit a été refait et peint, la maçonnerie a été restaurée, les fenêtres ont été vitrées et les structures de charpente ont été remplacées. Le renforcement du sol sous la cathédrale a également été effectué. Dans les années 1980, la cathédrale a failli être submergée en raison de la construction du barrage de Tcheboksary. Actuellement, l'église de la Sainte-Trinité est sous protection de l'État et est la seule dans la région de Nizhny Novgorod à avoir conservé des fresques du XVIIe siècle. Dans les années 2000, la restauration des icônes a été réalisée par l'iconographe de Nizhny Novgorod, Alexeï Antsiferov. Le 7 août 2007, la tête du bienheureux Makari a été transférée au monastère, et ce même jour, l'archevêque Georgiy a consacré la cathédrale de la Sainte-Trinité.