Этот храм, находящийся на территории одноименного женского монастыря, занимает в ряду православных церквей Симферополя особое место, ведь именно здесь находятся мощи Святителя Луки (Войноясенецкого), святого, поклониться которому приезжают люди из всех уголков России и зарубежья.
Свято-Троицкий собор поставлен на месте деревянной греческой церкви. Храму повезло больше других — он практически никогда не закрывался и во времена советской власти наряду с храмом Всех Святых, был единственной действующей церковью в Симферополе. То есть, попытка уничтожить собор предпринята была, однако крымские греки отстояли его, и
бирюзовые купола продолжали радовать (а кому и мозолить) глаз всю советскую эпоху. Именно тут с 1946 по 1961 год служил Святитель Лука (Войноясенецкий) — один из величайших врачей своего времени и святой подвижник. Сегодня тут покоятся его чудотворные мощи, перенесенные в 1996 году с гражданского кладбища.
В 2002 году вокруг храма вырос женский монастырь, и статус кафедрального, который Свято-Троицкий собор носил без малого 70 лет, временно перешел к Петро-Павловскому.
Кроме мощей святителя Луки, хранящихся в серебряной раке, в соборе находится почитаемая икона Богородицы «Скорбящая», которая после принесения ее в храм чудесным образом обновилась (краски стали ярче, а сама икона стала выглядеть, как новая).
Собор находится по адресу ул. Одесская, 12 (за супермаркетом «Ассорти»). Проезд от ж\д вокзала — на любой маршрутке, идущей до пл. Ленина (одноименная остановка), а также троллейбусами №№5, 7.