С конца XVI века в письменных источниках появляется слово «Мамадыш». В одном из них пишется, «Приехал Богдан Терехова сын Онучин в 1605 году на пустошь Мамадыш, взял с собой тутошних и окольных людей. Старожильцев отделил, отмежевал от земли, в вотчину архимандрита Сергия с братией в монастырский оклад» То есть этот источник свидетельствует, что в начале XVII века коренное население Мамадыша было выселено за его пределы, земли же отданы во владение православного Свияжского Богородского монастыря, где новые жильцы превратились в монастырских крестьян. А уже 3 июля 1613 года была подписана официальная грамота «Об образовании на месте старой Мамадышской пустоши монастырского села Троицкое-Мамадыш», которое входило в Казанское воеводство, а затем вошло в состав Казанской губернии как центр Мамадышского уезда. Как видим, название Троицкое появляется еще в 1613 году, но нет пока никаких сведений о наличии в самом Мамадыше какого-то православного заведения, названного во имя Живоначальной Троицы.
По указу императрицы Екатерины II «Об образовании губерний с уездами в их составе», 28 сентября 1781 года село Мамадыш возведено в ранг уездного города Казанского наместничества, а с 1796 года Казанской губернии. И вот по повелению митрополита Вениамина в 1781 году в Мамадыше был заложен Троицкий Кафедральный Собор. Строительство началось на Большой Казанской улице, которая уже в период строительства храма переименовывается в Троицкую, неся это название до 1918 года. Это была центральная торговая улица город, по которой торговые ряды располагались по всей улице, а каждый год с 7 по 10 июля шумели ярмарки.
Кирпичный трехпрестольный храм строился на средства прихожан. Главный престол, во имя Живоначальной Троицы. В обширной трапезной два придела во имя Николая Чудотворца и Казанской иконы Божией Матери. Главный объем восьмерик на четверике с большой прямоугольной апсидой, рядом встроенная в общий архитектурный ансамбль шатровая колокольня, равная по высоте главному куполу собора. Декорирован собор был в стиле барокко. В 1811 году возле Троицкого собора была возведена часовня, к ней до 1917 года был приписан источник «Святая Чаша», в н.в. приписанный к соборному храму Ксении Римляныни.
Времена борьбы с религией не обошли стороной и Троицкий храм. Священник собора Михайлов Павел Михайлович в марте 1919 года после причиненных ему истязаний был утоплен безбожниками в полынье реки Вятки. Расстрелян был и бывший священник собора Александр Миропольский. Сам собор простоял до 1933 года и был по сути стерт с лица земли. А сама улица в 1917 году получила название «Свобода», так как по этой улице проходили все манифестации. С 1918 года улица называется Советской.
Вопрос о строительстве нового храма в г. Мамадыш начал подниматься в 2000-х годах. По инициативе местных властей и лично главы администрации Мамадышского муниципального раона Анатолия Петровича Иванова, место строительства было выбрано в историческом цетре города Мамадыш на горе Пожарка, вблизи некогда стоявшего Троицкого собора, который был разрушен в 1930-е годы. В настоящее время место старого храма застроено. Воссоздаваемый храм было решено также посвятить Живоначальной Троице. В июне 2018 года состоялось освящение места под строительство будущего храма. Известно, что новый храм возводится по старинной технологии. Его высота составит 33 метра, что позводит ему стать самым высоким зданием в городе. В конце октября 2019 года состоялось освящение и поднятие куполов на стоящийся собор.
