Свято-Троицкий собор, расположенный в живописном месте, является архитектурной доминантой Валдая. Стоявшую на этом месте деревянную церковь преследовали пожары. В 1694 году вместо неё возвели каменный храм, который впоследствии неоднократно перестраивался: в 1744, 1802-1803, 1838, 1882 годах. В 1928 году собор закрыли, во время войны в нём размещался госпиталь, потом Дом Красной армии, а в послевоенное время – районный Дом культуры.
В это время были уничтожены завершения и своды храма. В 1993 году здание пострадало в очередном пожаре и в таком виде в 1997 году было возвращено Русской православной церкви. За несколько лет собор отреставрировали в формах XIX века и заново освятили. Он имеет большую архитектурно-градостроительную ценность как один из главных элементов, формирующих ансамбль Соборной площади XVIII-XIX веков.
