У роки народних хвилювань на початку минулого століття, а потім Великої Вітчизняної Війни багато храмів і культових споруд Сімферополя серйозно постраждали. Були частково або повністю зруйновані, підірвані або розграбовані. Але така сумна доля оминула Свято-Троїцький жіночий монастир, а, точніше, Свято-Троїцький собор, на базі якого було створено обитель.
Собор Трійці Живоначальної був зведений 1868 року. Однак першу — дерев’яну грецьку церкву, було збудовано тут задовго до цього — 1796 року. На базі церкви з 1826 року працювала грецька гімназія. Річ у тім, що нинішню назву вулиці, на якій розташовано храм, — Одеська, було присвоєно їй із 1946 року, а до цього у зв’язку з тим, що тут здавна мешкало багато греків, вона іменувалася Грецькою.
На місці невеликої дерев’яної церкви згодом було вирішено звести просторий собор, дерев’яну споруду розібрали, і 1868 року новий храм, освячений на честь дня Святої Трійці, відчинив свої двері для парафіян.
Будівля собору була зведена за проектом архітектора І.Ф. Колодіна в класичному стилі. У плані вона має хрестоподібну форму з восьмигранним світловим барабаном, що височіє посередині, а над лівим боковим вівтарем зведено невисоку дзвіницю. Фасад храму багато прикрашений декоративними візерунками і мозаїчними зображеннями, а також із зовнішнього боку будівлю прикрашають тонкі пілястри і капітелі коринфського ордера, легка аркатура. Куполи храму і дзвіниці пофарбовані в блакитний колір і увінчані ажурними хрестами. Таким Свято-Троїцький собор дійшов до нашого часу з середини XVIII століття.
Не менш прекрасний собор і всередині: під куполом зображено образ Господа, а на вітрилах можна побачити зображення чотирьох євангелістів. Один із двох бокових вівтарів собору присвячений святим рівноапостольним Костянтину та Олені, а другий — святителю Миколаю Мирлікійському.
У Свято-Троїцькому соборі зберігаються шановані в усьому Криму святині, побачити які приїжджають парафіяни не тільки з усієї України, а й з інших країн світу. Це мощі святителя Луки, який здійснював за життя і продовжує здійснювати після смерті чудесні зцілення, а також ікона, що оновилася дивовижним чином, «Образ Пресвятої Богородиці Скорботна». З останньою святинею, що стала всекримською, пов’язана дивовижна історія.
Ікону принесла в дар церкві одна з мешканок міста. Образ був тьмяним і темним, а зображення ледве помітним. Ікону поставили у вівтар, а через два тижні — на свято Успіння Богородиці вона чудесним чином оновилася. Парафіянка, яка пожертвувала ікону церкві, прийшла на свято і не впізнала її — ікона стала яскравою, оновленою. Однак рука реставратора образу не торкалася. Було скликано комісію, після якої шанування ікони було благословенне, а 1999 року вона обійшла весь Крим і стала загальновизнаною святинею.
Не дивлячись на спроби радянської влади скасувати Свято-Троїцький собор, зроблені в найважчий для церкви період — 30-ті роки минулого століття, храм вдалося врятувати, в тому числі завдяки старанням грецької громади. Однак за порятунок цього храму віддали життя два його служителя. Єпископ Сімферопольський і Кримський Порфирій (Гулевич) і протоієрей Миколай Мезенцев були розстріляні в 1937 і 1938 роках. У 1997 році церква зарахувала загиблих священиків до лику місцевошанованих святих.
Збережений завдяки жертвам і вірі храм став обителлю 2003 року. Сьогодні на території Свято-Троїцького жіночого монастиря, крім собору — відомої пам’ятки Сімферополя, знаходяться невеликий світлий Хрестильний храм Іллі Пророка та каплиця. Багато туристів, які приїжджають на відпочинок у Крим, із задоволенням відвідують це справді світле і святе місце.