Au début du XIXe siècle, les marchands de la ville d'Ossa ont été confrontés à un choix : construire un chemin de fer ou un nouveau temple. Il a été décidé que pour le gouvernement de Perm, le temple était plus important, car la rivière Kama, qui coulait à proximité, assurait le transport de marchandises à travers toute la Russie. En 1902, la construction de la cathédrale de la Sainte-Trinité a commencé. L'architecte Alexandre Tourtchevitch de Perm a conçu le bâtiment dans le style russo-byzantin avec des éléments de l'architecture russe ancienne. Les habitants ont activement financé le projet, et les marchands de la deuxième guilde, Osipov, Anna Pavlovna et son fils Ivan Alexeïevitch, ont fait don d'environ 8000 roubles.

L'architecte est décédé en 1909, sans voir l'achèvement de la construction. Tous les dons ont été soigneusement enregistrés. Par exemple, de 1912 à 1915, 15757 roubles 78 kopecks ont été collectés. De ces fonds, 2000 roubles ont été versés à l'artiste moscovite Shvarev pour des icônes pour l'iconostase, et 32 roubles au marchand Lioubimov pour le transport par bateau à Ossa. En 1916, la cathédrale a été achevée et consacrée à la fête de la Sainte-Trinité le 16 juin, bien que le clocher soit resté inachevé. Ce majestueux bâtiment, long de plus de 50 mètres, large de plus de 45 mètres et haut de plus de 40 mètres, a été construit en briques rouges des usines des princes Golitsyn et Toupitsyn et était chauffé par des poêles à calorifères belges.

En 1930, la cathédrale a été fermée par décision de l'exécutif, et elle a été utilisée à diverses fins : comme musée, ateliers, salle de sport d'un institut technique et même gare routière. Trois incendies en 1967, 1968 et 1971 et l'absence d'entretien ont conduit le bâtiment à la dégradation. Une nouvelle vie a été donnée au temple le 30 mai 2004, lorsque des services et des rites de mariage, de baptême et d'inhumation ont de nouveau commencé à y être célébrés.