Из архивных документов известно, что в августе 1842 года пермское градское общество по предложению купца 2-й гильдии Егора Ивановича Шавкунова пожелало воздвигнуть на Слудке новый трехпрестольный храм с двумя приделами. Основные расходы, связанные со строительством, брал на себя Е. И. Шавкунов. Предполагалось объявить сбор добровольных пожертвований среди городских жителей, а также использовать доходы, получаемые от каменной часовни во имя св. Илии, стоящей на Сенном рынке.
После смерти купца Егора Шавкунова, завещавшего деньги на Троицкий храм, строительство церкви завершил его сын, Петр Егорович Шавкунов. В 1849 году был освящен один из приделов храма – во имя Великомученика Георгия. Южный придел освящен 9 июня 1850 года во имя св. пророка Илии. 20 октября 1857 освящен главный престол во имя Святой Живоначальной Троицы. С освящением церкви юго-западная часть города составила особый Слудский приход. До 1917 года церковь была трехштатной и имела свою церковно-приходскую школу.
В годы гражданской войны начались репрессии против верующих и священнослужителей. У Свято-Троицкой церкви отобрали принадлежавшие ей здания, деньги и церковные ценности. В 30-е годы священники и дьякон Троицкой церкви, которые придерживались староцерковного направления, были репрессированы, а храм закрыт.
С 1932 года в здании церкви размещались склады народного комиссариата обороны, в которых хранилось оружие. Верхний ярус колокольни и четыре боковых главы из венчавшего храм пятиглавия были снесены.
В 1944 г Свято-Троицкий кафедральный собор был передан Церкви и 25 мая освящен епископом Александром (Толстопятовым).
В 2004 году были начаты внутренние и внешние ремонтно-восстановительные и реставрационные работы. 23 ноября 2004 г. состоялось Великое освящение главного престола.
В настоящее время храм называется Свято-Троицкий Кафедральный Собор, является трехштатным. В соседних зданиях располагается управление Пермской епархии Русской Православной Церкви.
