Храм построен в 1717 г. на средства крестьянина Петра Тимофеевича Беловина Троицкий собор старше самого Пошехонья.Храм построен еще до переименования Екатериной II села в город. Но возрождалась духовная жизнь современного Пошехонья не в Троицком соборе, а рядом.
Колокольню, хоть ее и превратили в водонапорную башню, было легче приспособить под службы. Внутреннее убранство Троицкого собора не сохранилось. От стенописей середины XVIII века уцелели лишь незначительные фрагменты.
Раньше здание использовалось под мазутный цех, а стоящая рядом колокольня служила водонапорной башней.
К северо-западу от собора высится четерехъярусная колокольня, выстроенная во второй половине XIX века. Она напоминает несохранившуюся до наших дней соборную колокольню в Ярославле. Три тяжелых кубических объема служат основанием для прорезанной высокими арками ротонды. Увенчанной полусферой купола.
Такая композиция характерна для проектов академика К.А.Тона. «Тоновский» стиль оказал сильное воздействие на провинциальное культовое строительство середины XIX века.