La forteresse de Krasnoufimsk a été fondée en 1735, et une église en bois à deux autels y a été construite, consacrée en 1736 en l'honneur de la Sainte Trinité Vivifiante et de Saint Nicolas. En 1774, la forteresse a été remise sans combat aux Pugachevistes, évitant ainsi le pillage. En juin de la même année, un service a été célébré dans l'église pour la santé de l'ataman Emelian Pugachev. Avec le temps, la forteresse est devenue une ville, et l'église s'est détériorée.

En 1804, une nouvelle cathédrale en pierre a été construite et consacrée au nom de la Sainte Trinité, et en 1837, l'autel de Nicolas le Miracle-Faire a été consacré. La cloche de la cathédrale comptait 10 cloches. Un service a également été célébré en l'honneur de la victoire de l'armée russe sur Napoléon.

La cathédrale était soutenue par des marchands renommés de Krasnoufimsk. Une école paroissiale fonctionnait à ses côtés, ainsi qu'une école de formation pour enseignants de deuxième classe au hameau missionnaire. Chaque année, le jour de l'icône de Kazan de la Mère de Dieu, des processions nombreuses avaient lieu. La cathédrale était entourée de 6 chapelles et de 4 églises domestiques.

En 1918, les Tchékistes ont arrêté et tué brutalement le recteur de la cathédrale Sainte-Trinité, le protopresbytre Alexeï Boudrine, le prêtre Léon Erchov et le prêtre de l'église de l'Entrée en Église Alexandre Malinovski. Le 16 septembre, leurs corps ont été réinhumés près de la cathédrale Sainte-Trinité. Le 14 décembre 1935, la cathédrale a été pillée et fermée, et au cours des années suivantes, elle a abrité diverses institutions. En 1951, l'église était à moitié en ruines.

Le 23 juin 2001, une paroisse au nom de la Sainte Trinité a été créée, dont le recteur est devenu le prêtre André Ryjakov. Le 4 novembre, la première Divine Liturgie a eu lieu dans l'église. Le 6 décembre, une école du dimanche pour adultes a été organisée et une bibliothèque orthodoxe a ouvert ses portes. Le 20 décembre, un conseil de bienfaisance de l'église a été créé et une salle à manger a été ouverte.

Le 25 juin 2002, un centre de soins pastoraux pour enfants au nom de l'icône de la Mère de Dieu de Bogolyubsk a commencé à fonctionner. Les 22 et 23 juillet, les reliques des saints martyrs prêtres Léon Erchov et Alexandre Malinovski ont été retrouvées. Le 5 octobre, les reliques du saint martyr Alexeï Boudrine ont été retrouvées. Les reliques des trois saints martyrs sont exposées dans l'église pour vénération.