В Ангарске первая православная община была создана только в августе 1991 года, первым священником стал Владимир Килин, нынешний настоятель собора. Поначалу и самого храма в Ангарске не было, с большими усилиями удалось выбить под него здание - храм обустроился в бывшем клубе "Октябрь" в 4-м поселке. Службы там начались с Праздника Успения Пресвятой Богородицы, почему храм и назвали "Успенским".
Сразу было ясно, что здание, подобранное по принципу "на, Боже, что нам негоже", не может быть полноценным храмом для большого города. В 1992 году начались проектные работы по храму Святой Троицы, а в 1995 году, на Троицу, был заложен первый камень в основание будущей церкви. Строился ангарский храм 10 лет на средства от пожертвований.
Собор был окончательно построен в 2006 году и освящен архиепископом Иркутским и Ангарским Вадимом (Лазебным) 24 сентября этого же года.
На сегодняшний день в храме располагается Отдел религиозного образования Иркутской епархии, а также работают православная библиотека и воскресная школа (хоровой класс) для взрослых и детей.