Свято-Троицкая церковь существовала в поселке еще в середине XVIII века, но в 1861 году в честь отмены крепостного права в Хотимске начали возводить новую святыню, копию храма Христа Спасителя, который строился в то же время в Москве, правда, уменьшенную в 10 раз.

Собор был освящен в 1873 году, его главной святыней стала копия Казанской иконы Пресвятой Богородицы. Существует легенда, что в начале XIX века этот образ спас жителей Хотимска от эпидемии холеры. В 1938 году церковь закрыли, но через пару лет оккупационные власти на некоторое время разрешили проводить в ней службы. После войны здание было заброшено, позже использовалось как Дом культуры.

В начале 1990-х святыня была возвращена верующим, но ее реставрация проходила очень медленно, так как не хватало денег. Местный священник монах Кирилл собирал средства в Беларуси и России, даже просил милостыню на храм в Москве. В итоге Троицкая церковь — памятник эклектической архитектуры с элементами псевдовизантийского стиля — была восстановлена.