Троицкий собор, возведенный в 1738 году, стал одним из первых зданий нашего города. В этот храм была передана древняя икона Казанской Божией Матери, которая на протяжении 300 лет находилась в семье отставного полковника Сошальского. Также там хранился золотой крест с частицами мощей Святых Андрея Первозванного, Космы и Дамиана, Георгия Победоносца и других.

Однако Василию Татищеву, который курировал строительство города, деревянный храм показался слишком малым, и в 1739 году началось строительство нового пятиглавого собора. Строительство длилось четыре года, но из-за низкой квалификации строителей здание вскоре пришло в негодность. В 1750 году собор перестроили вновь. В нем не было отопления, поэтому службы проводились только в теплое время года, а зимой использовался зимний придел. Волга подмывала берега, и в начале XIX века, когда появилась угроза подтопления, храм решили перенести. В 1809 году его разобрали и заложили в центре города, на улице, названной Соборной. 7 сентября 1824 года на службе в храме присутствовал император Александр I. В 1842 году рядом с собором построили 55-метровую колокольню по проекту архитектора Лизогуба, где оборудовали теплую церковь с приделом на тысячу человек.

В 1894 году в Троицком соборе служил святой Иоанн Кронштадтский, настоятель Андреевского собора в Кронштадте. В беседе с городской элитой он дал ставропольское пророчество, предсказав, что город, основанный Татищевым, будет затоплен. До революции это пророчество знали все горожане, но сбылось оно в советское время, когда начали строить Волжскую ГЭС. Храм дважды серьезно пострадал при пожарах, но в 1909 году при нем действовали начальная школа и библиотека, а число прихожан достигало почти пяти тысяч.

31 мая 1955 года Троицкий собор был взорван. Попытки разобрать его по кирпичам или сломать бульдозером не увенчались успехом из-за прочной кладки. В итоге церковь была разрушена до основания. Ее высота составляла 63 метра, а место, где она стояла, затоплено на 9 метров. На дне Волги остались лишь часть фундамента и несколько ступеней.