Le centre historique de Viazma est considéré comme la haute rive gauche de la rivière, connue sous le nom de "Colline de la Cathédrale", où se dresse depuis des siècles le temple central de la ville, la cathédrale de la Trinité. À l'emplacement d'un ancien site urbain des XI-XIII siècles, un temple en pierre a été construit dans la seconde moitié du XVIIe siècle. L'historien I. P. Vinogradov écrivait : "La colline de la cathédrale, c'est la 'petite ville haute', où se trouvaient trois tours en bois. Dans la forteresse principale, entre deux grandes tours, a été posé le fondement de la nouvelle cathédrale en pierre". La première mention d'un temple en bois en l'honneur de Saint Nicolas à cet endroit remonte à 1015 et est liée à "La vie du vénérable Arcadius de Viazma et de Novotorzhsk".

Selon les légendes, déjà à la fin du Xe, début du XIe siècle, un temple en l'honneur de Saint Nicolas se tenait sur la colline de la cathédrale. Pendant l'existence de la principauté de Viazma de 1239 à 1403, il était cathédral. En 1406, le prince Siméon de Viazma, tué à Torjok avec sa femme Iouliana par le prince Youri de Smolensk, y a été enterré. En 1495, la fiancée du grand-duc de Lituanie Alexandre, Hélène, fille du grand-duc de Moscou Ivan III, priait dans le temple. Après la prise de Smolensk en 1514, le grand-duc Vassili III y priait. En 1565, le tsar Ivan IV y laissa un synodique avec les noms des exécutés sous son règne.

Sur ordre de Boris Godounov, en 1597-1598, la cathédrale Saint Nicolas en ruine a été démolie et à sa place, un nouveau temple a été construit avec des chapelles ajoutées de Saint Serge, des Trois Saints et de la Nativité. En 1610, le temple a été saccagé par les troupes polonaises commandées par Zolkievski. En 1612, un appel de la Laure de Sergueï a été lu dans la cathédrale et une milice a été envoyée à Moscou. En 1635, sur ordre du tsar Mikhaïl Fiodorovitch, la cathédrale a été reconstruite et renommée en l'honneur de la paix de Polyanov.

Le tsar Alexis Mikhaïlovitch et le patriarche Nikon ont visité la cathédrale en 1654. En mémoire de cet événement, un temple en pierre a été construit avec les fonds du tsar entre 1674 et 1676. Depuis 1681, sur ordre du tsar Fiodor Alexeïevitch, un siège épiscopal a été établi dans le temple pour les évêques de Viazma. Aux XVIIe-XVIIIe siècles, une maison du métropolite de Kroutitski se tenait à côté de la cathédrale.

En 1765, les marchands frères Kalachnikov ont apporté à la cathédrale depuis Moscou une copie de l'icône de la Mère de Dieu de Iver. En 1771, lorsque la peste a frappé la Russie, elle a miraculeusement contourné Viazma. En mémoire de cet événement, une chapelle en l'honneur de l'icône de Iver a été construite en 1773 grâce aux fonds du marchand Avksentiy Fatov.

Pendant la guerre patriotique de 1812, la cathédrale a été incendiée et partiellement détruite. Les Français ont établi un entrepôt de sel dans la partie survivante. Après le départ de l'ennemi, la cathédrale est restée sans services pendant plusieurs années. Avec les fonds du Saint-Synode, la cathédrale a été restaurée entre 1813 et 1815. À cette époque, le prêtre Stéphane Goranski était le recteur.

En 1836, une chapelle en pierre a été construite à partir des briques du clocher effondré près du pont de Smolensk, qui a existé jusqu'aux années 1930. Entre 1847 et 1849, grâce aux fonds du marchand Piotr Sabelnikov, la chapelle de Iver a été reconstruite et une petite chapelle en l'honneur des princes Boris et Gleb a été ajoutée. En 1850, un clocher en pierre à quatre niveaux a été construit. En 1896, après des inspections de l'architecte Gounst et des ingénieurs Morozov et Yastrebov, des travaux ont été effectués pour renforcer les fondations du temple.

En 1918, le vicariat de Viazma a été établi. En 1922, des ornements en argent, des ustensiles et des perles ont été retirés de la cathédrale. La cathédrale a été fermée en 1929 et ses richesses ont disparu. Les services ont repris à la fin de 1941 et n'ont depuis jamais été interrompus. Des travaux de restauration ont été réalisés en 1974, 1977, 1982 et 2000.

Dans la chapelle de Iver se trouve une image sculptée de saint Nicolas "Nicolas de Mozhaïsk", restaurée dans les années 1990. Le 3 mai 1993, la cathédrale a été visitée par le patriarche Alexis II. Grâce aux efforts des bienfaiteurs locaux, une chapelle a été construite en l'honneur du vénérable Arcadius de Viazma, où a été placé la pierre sur laquelle le saint priait. Du côté de la rue Lénine, une arche en pierre avec des portes a été construite.