Согласно историческим данным, в Майкопе в конце XIX века уже стояли две церкви, но для многих расположение их было неудобным, и в феврале 1881 года жители города решили строить новую церковь. Поручили это дело коллежскому асессору Григорию Андреевичу Коваленко, который начал собирать на церковь деньги. Прихожане стали строить сами и на свои деньги, но вскоре строительство запретили, так как архиерей не дал благословения.

8 мая 1882 г. Коваленко направил прошение к епископу о разрешении возвести новую церковь, о благословлении проекта и разрешении освятить место и закладку церкви, прилагая к нему проект, смету на строительство, техническое обязательство о надзоре за постройкой и общественный приговор схода граждан. Его он получил 12 июня 1882 года. Позже жители западной части города просили консисторию освятить место и будущий престол строящейся церкви во имя Святой Троицы.

3 октября 1882 года благочинный Евгений Петровский по совершении установленного богослужения сделал закладку церкви в честь и славу Живоначальной Святой Троицы.

За недостатком средств в июне 1884 года постройка остановилась, а возобновилась в апреле следующего года. 5 сентября 1885 года благочинный Евгений Петровский сообщил, что строительство церкви окончено снаружи, покрыта крыша и продолжаются внутренние работы. Однако через год 5 августа строительство снова приостановили из-за недостатка средств у прихожан. 23 июня 1887 г. началась внутренняя отделка храма, в частности штукатурка.

«Церковь начата постройкой в 1882 г. и окончена в 1888 г. на средства прихожан. Здание из жженого кирпича на каменном фундаменте с 5-ю глухими деревянными главами, покрыта железом, внутри оштукатурена. Колокольня устроена отдельно от церкви на 4-х столбах с навесом вверху. Ограда вокруг церкви деревянная, окрашенная. Престол в ней один, во имя Святой Троицы. Освящен 12 марта 1889 г.», — говорится в выписке из клировой ведомости Свято-Троицкой церкви за 1891 г.

Там же было отмечено, что земли при церкви нет, жалованье на содержание причта не положено, а пользуются доброхотным вознаграждением от прихожан за труды при исполнении духовных треб. Зданий, принадлежащих церкви, нет, кроме построенной на средства прихожан деревянной, крытой железом сторожки.

Окончательно церковь достроили и расписали только к марту 1889 года. К приходу был определен 331 двор (2648 прихожан). Первым настоятелем храма был назначен священник Симеон Лавашов из станицы Ахметовской.

Вскоре при церкви открыли приходскую школу. Незадолго до Великой Отечественной войны церковь закрыли, а колокольню разрушили. В 1942 году церковь открыли, и с тех самых пор она является действующей.

В 1994 году церковь стала собором, при ней появилась православная гимназия, расширились внутренние помещения. Сейчас собор полностью отреставрирован.

Новый алтарь с ризницей и пономаркой к Свято-Троицкому храму пристроили в 1999 году, его освятил епископ Филарет (Карагодин), затем в 2001 году появилась колокольня, ее освятил епископ Пантелеимон (Кутовой).

В марте 2007 года силами прихожан собора и на пожертвования предпринимателей были изготовлены 6 колоколов, которые освятил архиепископ Пантелеимон.

Настоятелями, потрудившимися в Свято-Троицком соборе, были протоиереи Николай (Гетман), Георгий (Белоус), Борис (Малинка), Александр (Мудрик), Александр (Бралгин), Геннадий (Макаренко). С 1 января 2012 г. настоятелем собора является архиепископ Майкопский и Адыгейский Тихон.