Храм Пресвятой Троицы в г. Осе был задуман в кон. XIX в. Автором проекта стал архитектор Александр Бонавентурович Турчевич.
Начало строительства собора в Осе пришлось на 1902 г. Бурное развитие промышленности дало возможность местному сообществу вложить значительную сумму средств в данный проект. Место для строительства собора было выбрано на так называемой «Красной площади». Свято-Троицкий собор построен в стиле русского модерна нач. XX века. Кроме того, он отражает и др. архитектурное течение того времени — подражание архитектурным формам древнерусских церквей середины XVII века. Однако смешение стилей не умаляет его ценности, а придает собору неповторимую красоту.
В 1909 г., архитектор умер в возрасте 54 лет, так и не дождавшись окончания строительства.
16 июня 1916 г. в г. Осе было произведено освящение нового каменного соборного храма во имя Святой Троицы, строящегося 14 лет. Первыми священниками в храме были Дмитрий Киприянович Овечкин и Петр Алексеевич Алексеев. Оба были расстреляны в годы советской власти. Службы в соборе велись до 1927 г. Свято-Троицкий собор постигла та же судьба, что и др. культовые сооружения по всей стране.
Собор был закрыт по решению Уральского облисполкома от 27 сентября 1930 г. Здание начало переходить из ведомства в ведомство. В дальнейшем здание использовалось краевед. музеем; затем под различные хозяйственные нужды: в нем размещались машинно-тракторные мастерские, в подвал завозили лед для хранения молока.
Часть здания с 1956 г. эксплуатировалась Осинским зооветтехникумом: здесь размещался спортзал, в котором проходили занятия по волейболу и тяжелой атлетике. В юж. части собора в 60-70 гг. размещался местный автовокзал.
Пожары в 1967, 1968 и 1971 г., отсутствие надзора за состоянием памятника архитектуры привели помещение колокольни в негодность.
С 1979 по 1984 гг, здание Свято-Троицкого собора подверглось частичной реставрации. Последующие 16 лет здание Свято-Троицкого собора стояло в центре Осы невостребованным и подвергалось разрушению.
В 2000 г. по инициативе главы администрации Осинского р-на И. В. Камских начал изучаться вопрос о возможности начала восстановительных работ на Свято-Троицком соборе.
В нач. 2001 г. вопрос о восстановлении Свято-Троицкого собора обсуждался на Земском собрании.
30 мая 2004 г. состоялось освящение Свято-Троицкого собора и празднование Дня Святой Троицы. В этот день Свято-Троицкий собор в Осе получил вторую жизнь. Начались службы крещения, венчания и др. церковные таинства.
В 2006-07 гг. восстановительные работы продолжались: сделана отмостка вокруг здания, проведены изыскательские работы по состоянию фундаментов, остекление окон собора.
25 авг. 2006 г. был демонтирован старый купол, а 26 авг. установлены новый купол и крест. Высота креста 4,2 м.
Летом 2007 г. были изготовлены и установлены четыре средних купола с крестами на пожертвования ООО»Лукойл-Пермь». Работы по восстановлению храма производятся и в настоящее время.
