До 1917 года в купеческом городке Троицкосавске, ныне известном как Кяхта, названном в честь Святой Троицы и святого Саввы Сербского, находилось шесть церквей: Троицкий собор, Покровская церковь, деревянная и каменная Успенские церкви, Воскресенская церковь и полковая Михаило-Архангельская церковь. В настоящее время в Кяхте действуют две церкви: Успенская и Воскресенская, последняя была отреставрирована в 2011 году. Покровская церковь больше не существует, а Михаило-Архангельская церковь, деревянная Успенская церковь и Троицкий собор были разрушены.

Ново-Троицкая крепость была заложена в 1727 году на Троицын день. Спустя почти сто лет было принято решение заменить деревянное здание на каменное. В 1812 году, в честь победы над Наполеоном, был заложен величественный храм, и в 1817 году был построен новый трехпридельный каменный собор во имя Святой Троицы, позже к нему добавили еще два придела.

Троицкий собор, выполненный в стиле русского классицизма, является значительным архитектурным и историческим памятником первой половины XIX века. Он долгое время оставался самым крупным церковным зданием в Забайкалье. Высота храма составляла 30 метров, а колокольня достигала 37,7 метра. На ней было установлено восемь колоколов и башенные часы с циферблатами, обращенными на восток и запад, с боем в 45 пудов. Храм и колокольню венчали позолоченные кресты с цепями и коронами. Внутри собора находились пять приделов: Троицкий, Петра и Павла, Рождества Богородицы, святого Иннокентия Иркутского и иконы Богородицы «Споручницы грешных». Интерьеры украшали иконостасы, киоты и другие предметы культа, на которые щедро жертвовали купцы. Территория собора была обнесена оградой с металлическими решетками.

29 марта 1934 года собор был закрыт и использовался для культурных нужд. Пожар 1963 года уничтожил купол, хоры и пол храма, крышу и частично деревянные своды второго этажа. Большая часть ограды не сохранилась. Согласно постановлению Совета Министров РСФСР от 30 августа 1960 года, Троицкий собор был включен в список памятников истории и культуры, подлежащих охране как памятник федерального значения. В настоящее время собор находится в аварийном состоянии и не используется. В 1997 году он был передан верующим, но восстановительные работы еще не начаты.

Каждую среду в разрушенном Троицком соборе Кяхты проводятся молебны о благополучии в деле его возрождения. 2012 год стал юбилейным для собора, отмечалось 200-летие с начала его строительства. В настоящее время проектная организация «Уланудэархпроект» занимается разработкой проекта реставрации Троицкого собора.