В 2010 году во время своего первого Первосвятительского визита в Екатеринбургскую Епархию Святейший Патриарх Московский и всея Руси Кирилл в Свято-Троицком кафедральном соборе Екатеринбурга совершил всенощное бдение.
В дар кафедральному собору Святейший Владыка передал образ Святой Троицы.
Свято-Троицкий храм был заложен в 1818 году как каменная церковь с тремя приделами в стиле классицизма и построен на средства купца Я. В. Рязанова. Отсюда ее известное название «Рязановская церковь». Правый придел во имя свт. Иоанна Златоуста был освящен в 1839 году, через 10 лет освятили левый придел – в честь свт. Николая чудотворца.
Главный храм — в честь Святой Живоначальной Троицы был освящен 13 мая 1852 года. Спустя два года к храму была пристроена каменная колокольня.
После переворота 1917 года Свято-Троицкий храм не избежал участи многих и многих разоренных, ограбленных, закрытых и обезображенных храмов Святой Руси. В 1920-е гг. из храма было изъято свыше 10 пудов серебра, драгоценный оклад чтимой Казанской иконы Пресвятой Богородицы. С 1928 года до закрытия в храме находились частицы мощей четырех святых: Иоанна Предтечи, первомученика архиадиакона Стефана, великомученика Иакова Персянина, мученика Меркурия Смоленского, вложенные в металлическую раку. Окончательно храм был закрыт в 1930 году, а храмовая колокольня и купола снесены. В течение следующих шестидесяти с лишним лет святыня была занята кинотеатром, затем ткацкой фабрикой. В последние годы в храме располагался клуб.
Возрождение Троицкого храма начинается с 1996 года, когда он был возвращен Церкви. Уже на следующий год после возвращения храма увеличена его алтарная апсида. В 1998 — 1999 гг. заново возведены купольные барабаны. В 2000 году восстановлена колокольня.
24 сентября 2000 года Святейший Патриарх Московский и всея Руси Алексий II совершил чин великого освящения Свято-Троицкого собора.
К празднику Святой Пасхи 2011 года Святейший Патриарх Кирилл удостоил Свято-Троицкий кафедральный собор города Екатеринбурга права служения Божественной Литургии с отверстыми Царскими вратами до «Отче наш».
Именно в Троицком соборе с 24 по 27 октября 2011 года находился Пояс Пресвятой Богородицы, почтить который за эти дни пришло около 150 тысяч человек.
