В 1872 году на площади состоялась закладка собора во имя Святой Живоначальной Троицы. Здание строилось на средства бийского купца 1-й гильдии Алексея Федоровича Морозова и на пожертвования прихожан. Для собора А. Ф. Морозов приобрел иконостас в византийском стиле. Внутреннюю отделку и настенную живопись осуществляла артель Патрушева. Троицкий собор был освящен 4 декабря 1877 года.
При соборе имелась двухклассная церковно-приходская школа, построенная в 1892 году купчихой Еленой Григорьевной Морозовой. В 1894 году на Троицкой площади освятили кирпичную часовню во имя святого Благоверного и Великого Князя Александра Невского, возведенную на средства Городского общественного управления. Часовня была построена в память чудесного спасения императорской семьи в железнодорожной катастрофе 1888 года. В годы Первой Мировой войны на Троицкой площади у подножия собора проходили проводы бийчан на фронт. У алтаря Троицкого собора, внутри церковной ограды, имелся некрополь. Здесь были погребены строители собора, главные жертователи, бийские купцы 1-й гильдии, потомственные почетные граждане города.
В 1920-е гг. часовня на площади была снесена, а Троицкий собор передан обновленцам (рас коль ни че ское дви же ние в Православной российской церкви). В 1930 году храм был закрыт, в 1934 г. его окончательно разобрали. Тогда же сравняли с землей располагавшийся рядом некрополь. Из кирпича Троицкого собора было построено двухэтажное здание для детского приюта.
В 2008 году на месте снесенного собора провели археологические раскопки. Были обнаружены фундамент алтарной части храма, склепы купцов Морозовых и некоторых других известных бийчан. В 2010 году на бывшей Троицкой соборной площади был создан историко-мемориальный православный комплекс. На месте алтаря Троицкого собора установили крест, могилы накрыли надгробными плитами из черного мрамора. На плитах Морозовых установлены накладные портретные барельефы, выполненные бийским художником С. А. Морозовым.
