Построен по указу царя Алексия Михайловича в 1650–1652 гг. на месте уничтоженного взрывом пороха собора постройки 1560 г. В последней четверти XVII века с юго-востока к храму был пристроен придел Михаила Малеина.
В 1684 году артель костромского знаменщика Гурия Никитина полностью расписала собор.
Стенопись Троицкого собора неоднократно реставрировалась в XVIII-XIX веках, наиболее значительный объем реставрационных работ был выполнен в 1912 году к 300-летнему юбилею Дома Романовых. При реставрации в 1984 был комплексно воссоздан иконостас.
Закрыт для богослужений в 1919 г. Использовался для различных нужд, с 1958 г. в составе Костромского государственного историко-архитектурного музея-заповедника.
Богослужения возобновлены с 1989 г. С 2005 г. всем монастырём владеет Костромская епархия РПЦ.
Объект культурного наследия народов РФ федерального значения. Рег. № 441510312770016 (ЕГРОКН).
Пушкино Дата: 14 чэрвеня 2015 г.