Дата постройки последнего здания: 1709-1765   см. фотографии объектов той же эпохи

Каменный пятиглавый двухэтажный собор построен вместо двух деревянных церквей: Богоявленской (сгорела в 1719) и Преображенской (разобрана в 1765). Заготовка строительного материала начата в 1707, закладной камень освящён 11 окт. 1709. 28 сент. 1716 освящён нижний Богоявленский придел, строительство верхнего этажа остановлено правительственным распоряжением из-за обустройства С.-Петербурга. В 1718 по ходатайству преосв. Варнавы строительство возобновилось. В нижнем этаже устроен Казанский придел, освящён 5 июля 1720. Строительство верхнего этажа завершено к 1743, при этом нижний Казанский придел переосвящён как Никольский. Главный Троицкий престол устроен в верхнем храме и освящён 18 сент. 1765, церковь получила статус кафедрального собора. Отдельно стоящая колокольня построена в 1773. В 1775 в алтарной части верхнего храма устроен Преображенский придел. В 1793 собор серьезно пострадал при пожаре, перестраивался. В верхнем храме в трапезной устроены приделы: южный Никольский (освящён 22 авг. 1818), и северный Преображенский (освящен 26 авг. 1834), прежний Преображенский придел в алтарной части упразднён после пожара. В 1852 в южной части трапезной нижнего храм устроен третий придел: Введенский, освящён 30 нояб. 1852. Собор стал шестипрестольным. Закрыт в 1929, разобран. В настоящее время на его месте находится Театр драмы им. Ломоносова.