Известно, что на месте нынешнего храма в XVI веке существовала деревянная православная церковь Святой Троицы. В ней находилась местночтимая икона преподобного Антония Печерского, Киевского, начальника всех русских монахов. В день памяти этого Святого в Свято-Троицкой церкви совершалось торжественное богослужение, которое посещало множество богомольцев. После заключения Брестской унии в 1596 году храм был отобран у православных и впоследствии разобран.
На его месте в 1635-1645 годах из кирпича был построен костел, который также выполнял роль опорного пункта системы городских оборонительных сооружений на левом берегу реки Щара. При этом костеле в 1749 году был образован монастырь бернардинцев. Чтобы изгладить из памяти православных христиан память о православных святынях, католическое духовенство пошло на такой шаг. Вместо богослужений в день памяти преподобного Антония Печерского, которого очень любил православный народ, в костеле стали совершаться торжественные службы по западному обряду в честь католического святого Антония Падуанского. В 1864 году бернардинский монастырь был упразднен.
В 1867 году здание костела было передано православным, в котором была устроена церковь в честь Святой Троицы. Тогда же было возрождено и празднование памяти преподобного Антония Печерского. В день его памяти, как и в старые времена, стали совершаться торжественные богослужения. Так в 1867 году богослужение совершил соборным чином настоятель Жировичского монастыря архимандрит Николай (Редутто), а в 1868 году находившийся на покое в Жировичском монастыре архиепископ Михаил (Голубович).
В годы Второй Речи Посполитой храм был передан римо-католикам и обращен в костел. В годы Великой Отечественной войны храм вновь был передан православным и восстановлен как Свято-Троицкая церковь. В 2002 году храму дан статус собора.
Собор представляет собой высокую восьмигранную башню — колокольню на фасаде в своем основании усиленную мощными контрфорсами. Башня была крепостным элементом постройки. В арочных нишах ее были круглые бойницы. Достопримечательность собора — две кубические пристройки по бокам, крытые шлемовидными куполами. Благодаря им усиливается силуэтная выразительность памятника, занимающего в панораме города видное место.
