Вельск начала ХХ века. Церковь во имя Пресвятой Троицы с колокольней строили с 1742 по 1756 гг. С 1787 г. она была именована Троицким собором.

Стараниями прихожан, которых насчитывалось «до 960 душ обоего пола», была заложена новая каменная церковь во имя Святой Троицы. Трудно поверить, что именно они заложили и построили храм, занимающий по всей Ваге одно из первых мест по красоте и величию.

9 ноября 1752 г., 14 октября 1756 г., 23 сентября 1764 г. освятили приделы. Колокольня с большим колоколом (вес 290 пудов, 4642 кг) и часами была освящена 24 августа 1806 г. Крестный ход осуществлялся два раза в год (9 июня и 11 сентября) от соборного храма до Успенской церкви.

Возле собора до 1792 г. было городское кладбище. В 1810 г. в алтарь каменного Троицкого собора после пожара в деревянной церкви Николая Чудотворца был перенесен ковчежец с мощами Кирилла Вельского.

В 1934 г. в соборе случился пожар. Приходскую общину обвинили в бесхозяйственности и службы прекратили. Официально собор закрыли «по просьбе населения и отказ общины верующих» в 1937 г. Разрушать начали зимой. Первым сбросили большой колокол, который упал, но не разбился. Чтобы его расколоть, начали жечь внутри его дрова, снаружи поливать водой, пока он не раскололся. Разрушили купола и остановились. Обезглавленный и полуразрушенный собор стоял до середины 1950-х гг. В списке культовых зданий в 1948 г. он уже не значился. Впоследствии разобран до основания.

На его месте в 1958-1959 гг. построили новое здание райкома КПСС. В настоящее время в этом здании располагается Вельский районный суд.