Первоначально на месте храма располагалась деревянная греческая церковь, которая была основана в 1796 г. Со временем её разобрали, а в 1868 г. был построен Свято-Троицкий собор. Храм имеет классические архитектурные формы. Фасад украшен декоративными узорами и мозаичными изображениями. В соборе почивают мощи архиепископа Крымского Луки (Войно-Ясенецкий). В 2003 г. при Свято-Троицком соборе учреждён женский монастырь. В одном из зданий открыт музей святителя Луки.