Le district d'Enotaïevka se distingue dans la région d'Astrakhan par le nombre d'églises orthodoxes, presque chaque village ayant la sienne. L'éparchie d'Astrakhan, fondée en 1602, a été renommée en 1829 en éparchie d'Astrakhan et d'Enotaïevka, et un siège épiscopal a été établi dans la ville de district d'Enotaïevsk. En 1840, la cathédrale de la Sainte-Trinité a ouvert ses portes, la troisième en importance après la cathédrale de l'Assomption dans le kremlin d'Astrakhan et la cathédrale de la Protection.

La cathédrale a été construite selon le projet de l'architecte pétersbourgeois d'origine française, Joseph Ivanovitch Charlemagne. En tant que membre honoraire de l'Académie impériale des beaux-arts et conseiller d'État, il est connu pour ses projets de nombreux bâtiments, y compris des églises orthodoxes à Saint-Pétersbourg, Kazan et dans les eaux minérales du Caucase. La cathédrale en style Empire, avec un portique dorique et un clocher, a été posée à Enotaïevsk en 1832 en l'honneur de la victoire dans la guerre patriotique de 1812. Dans les années 1850, le temple a été complété par des chapelles, ce qui a modifié sa légèreté architecturale initiale.

Il est intéressant de noter qu'avant 1932, la cathédrale de la Sainte-Trinité à Enotaïevka avait un « jumeau » à Saint-Pétersbourg, l'église de saint Vladimir, construite selon le projet de Charlemagne entre 1834 et 1838. Cette église a été fermée et détruite en 1932, et elle était très similaire à celle d'Enotaïevka en termes d'architecture.

Une école du dimanche fonctionnait à la cathédrale de la Sainte-Trinité, et il y avait un séminaire spirituel à Enotaïevsk. En 1937, la cathédrale a été fermée par les bolcheviks, qui, n'ayant pas réussi à la détruire, y ont installé des entrepôts. La plupart des icônes ont été détruites. Le temple a été restitué aux croyants en 1988, et sa restauration a commencé.

Le 12 juin 1990, le jour des saints apôtres Pierre et Paul, la cathédrale a été consacrée par l'évêque Philaret Karagodin.

Des travaux de conservation de la cathédrale ont été réalisés en 2013-2014 : une imperméabilisation a été effectuée autour du périmètre, la toiture a été restaurée avec remplacement de la charpente, les coupoles et croix historiques ont été recréées, la maçonnerie en brique et le plâtre ont été restaurés, et les blocs de fenêtres ont été recréés.