Троицкий собор был построен в 1744 г на месте ранее существовавшего деревянного собора. Тогда он располагался на Торговой площади, на Озерной стороне. В 1802 г. освящается Пятницкий предел, а в 1803 г. — Тихвинский. Собор построен в стиле развитого барокко. Имеет открытую галерею на уровне второго света четверика. 4 мая 1837г. Валдай посетил будущий император Александр П, в тот день он отстоял в городском соборе праздничную службу. В память об этом событии место в храме было выложено золотыми буквами. Богослужения в храме запретили в 30-х годах, а в 1940-х — 1950-х гг. разобраны завершения храма и верхний ярус колокольни. В 1950-х гг. здание внутренними перегородками перепланировано под дом культуры. Собор имеет большую архитектурно-градостроительную ценность как один из главных элементов, формирующих ансамбль Соборной площади XVIII-XIX вв. Возобновление богослужений произошло в 2000г. в день Святой Троицы.
