Начало Свято-Троицкой Александро-Невской Лавры почти современно началу С.-Петербурга. 16 мая 1703 года, в праздник Пресвятой Троицы, Петром Великим был основан С.-Петербург, и вскоре после решающих побед в Северной войне, в 1710 году Государь повелевает строить монастырь во имя Живоначальной Троицы и святого благоверного князя Александра Невского.
По первоначальным работам каменного строения монастыря строительство соборного храма было начато в 1720 году, и к 1730 году вчерне закончено, однако из-за серьезных повреждений в стенах храма, его пришлось разобрать.
В 1776 году Императрица Екатерина Вторая повелела строить новый соборный храм Александро-Невского монастыря во имя Святой Живоначальной Троицы, который был торжественно заложен 30 августа 1776 года в Высочайшем присутствии. В основание храма, под алтарем, были положены частицы мощей св. апостола Андрея Первозванного, вложенные во мраморный ковчежец, а также серебряная доска с надписью, когда и в чье царствование совершена закладка.
Храм строился по проекту талантливого русского зодчего Ивана Егоровича Старова, который заведывал и производством работ. Надзор за строительством вел Архиепископ (впоследствии Митрополит) Новгородский и С.-Петербургский Гавриил (Петров).
30 августа 1790 года собор был торжественно освящен. На церемонии присутствовала Императрица Екатерина Вторая в костюме гроссмейстера ордена св. князя Александра Невского и в малой короне. Вместе со всею семьею она была встречена духовенством у Святых Врат монастыря, и, следуя за кавалерами ордена св. князя Александра Невского, вошла в Благовещенскую церковь, откуда при пушечной пальбе и колокольном звоне были перенесены мощи святого благоверного князя в новый Свято-Троицкий собор. Освящение храма и Божественная литургия были совершены митрополитом Гавриилом с другими преосвященными.
Постройкой и освящением соборного храма был закончен целый ряд построек монастырских зданий, и вскоре указом Императора Павла Первого Александро-Невский монастырь стал Лаврой.
Свято-Троицкий собор поражал своим величием, красотой и строгостью форм. Выдающиеся мастера принимали участие в отделке храма. Великолепный белого итальянского мрамора иконостас — работа братьев Пинкетти. Образа для иконостаса и всего собора выполняли ведущие мастера живописи, профессора Императорской Академии Художеств И, А. Акимов, П. С. Дрожжин, Г. И. Угрюмов, А. И. Вельский, Я. Меттенлейтер и другие. Образа для иконостаса — Спасителя и Божией Матери, а также писанные на липовых досках иконы Архангела Михаила и Архангела Гавриила на северные и южные двери храма, были написаны Иваном Акимовым.
Шесть круглых образов на медных досках для царских врат, изображения четырех Евангелистов В парусах купола, образа св. Жен-Мироносиц и св. князя Александра Невского с воинством, над боковыми дверями храма, написаны Меттенлейтером. Запрестольный образ Благовещения Пресвятой Богородицы был писан Рафаэлем Менгсом, кроме того, в храм были написаны иконы, изображающие события из жития св. князя Александра Невского: «Вход св. Князя во Псков», «Невская победа» и «Видение Пелгусия». Под сводами собора были помещены двадцать скульптур святых работы Федота Шубина.
После освящения Свято-Троицкий собор более не перестраивался и вплоть до 1934 года оставался главным храмом Лавры и одним из самых почитаемых храмов города.
В январе 1918 года, после декрета об отделении Церкви от государства, по указанию А. Коллонтай была предпринята попытка захвата и закрытия Свято-Троицкого собора и всей Лавры. Вооруженные солдаты ворвались в Лавру, пытавшийся образумить их священник отец Петр Скипетров был убит на паперти собора. Однако тогда попытка закрыть храм и Александро-Невскую Лавру не имела успеха.
Монастырь был закрыт в 1920-е годы, собор же продолжал действовать до 1934 года. Православные святыни были изъяты из храма.
В 1948 году православные верующие города при активном участии правящих Митрополитов Григория (Чукова) и Елевферия (Воронцова) ходатайствовали о передаче храма Русской Православной Церкви, который был ей возвращен в 1956 году. Здание храма находилось в плачевном состоянии. Митрополит Елевферий принял все меры к быстрейшему проведению реставрационных работ. Настоятелем собора был назначен викарный Епископ Алексий, на которого были возложены заботы по восстановлению храма.
12 сентября 1957 года, в день перенесения мощей св. князя Александра Невского в Петербург, храм был торжественно освящен Митрополитом Елевферием в сослужении с Епископом Алексием и многочисленным духовенством. На следующий день был освящен боковой придел собора во имя Покрова Пресвятыя Богородицы. Реставрационные работы во храме велись в 1957—60 годах под руководством архитектора X. Д. Халтурина. Живопись восстанавливалась художником-реставратором Н. В. Перцевым.
В этом году храм отметил свое 200-летие. 11 сентября вечером Святейший Патриарх Алексий возглавил всенощное бдение в Свято-Троицком соборе в сослужении с Митрополитом Ленинградским и Ладожским Иоанном, Архиепископом Никоном, Архиепископом Пензенским и Саранским Серафимом, Епископом Тамбовским и Мичуринским Евгением, Епископом Новгородским и Старорусским Львом, Епископом Истринским Арсением; а 12 сентября — Божественную литургию в соборе. В июне 1990 года Свято-Троицкий собор стал центром торжеств, посвященных 750-летию Невской битвы.
Свято-Троицкий собор — одна из старейших святынь нашего города, и ныне поражает своим великолепием. Мощный купол собора и две колокольни, примыкающие к западному фасаду храма, доминирует над Лаврой. С западной стороны храма устроена паперть со множеством колонн. Здесь три двери. Над центральными дверями два Ангела держат золоченый щит, на котором изображен орденский знак св. князя Александра Невского.
На стенах храма, над входными северными и южными дверями с внешней стороны выполнены лепные горельефы на Ветхозаветные сюжеты.
Главная святыня соборного храма и всей Лавры— мощи святого благоверного великого князя Александра Невского. Святые мощи почивают в кипарисовом ларце, в раке, устроенной под сенью за правым клиросом.
В июне 1724 года святые мощи были по указанию Императора Петра Великого подъяты из Рождественского монастыря во Владимире-на-Клязьме и препровождены сухим путем до Новгорода и далее водою до С.-Петербурга. 30 августа (12 сентября/н. ст.) 1724 года св. мощи были встречены при устье реки Ижоры Императором Петром Первым и перенесены на особую галеру, на которой и были доставлены в С.-Петербург. Под колокольный звон и гром орудий при огромном стечении народа св. мощи были торжественно внесены в Александро-Невский монастырь, где и были поставлены первоначально в Благовещенской церкви, а затем (с 1790 г.) — в Свято-Троицком соборе.
Положены св. мощи в новосозданный Александро-Невский монастырь были с мыслью, что «угодник Божий, бывший постоянным хранителем здешнего края от внешних врагов при своей жизни, пребудет самым надежным защитником и покровителем его и по смерти, кака сильный пред Богом».
В 1750 году повелением Императрицы Елизаветы Петровны, из первого серебра, добытого на колыванских рудниках, над святыми мощами была устроена пышная рака, украшенная чеканными барельефами, представляющими важные подвиги из жизни святого князя и его праведную кончину.
Гробницу осенял серебряный балдахин, на верху которого была положена подушка с царскими регалиями. Позади раки была установлена серебряная пирамида, на стенах которой были вырезаны посвящения св. князю Александру Невскому, составленные М. В. Ломоносовым. Ныне серебряная рака находится в Государственном Эрмитаже, и возвращение ее в Свято-Троицкий собор было бы актом справедливости.
Мощи св. князя были возвращены во храм из Казанского собора 3 июня 1989 года. В десятом часу утра св. мощи в сопровождении митрополита Ленинградского и Новгородского Алексия были доставлены к Святым Вратам Лавры, где был отслужен благодарственный молебен, после чего св. мощи были торжественно внесены в Свято-Троицкий собор. После Божественной литургии кипарисовый ларец с мощами был обнесен вокруг собора, затем мощи св. князя Александра Невского были установлены на свое прежнее место во храме.
Помимо мощей святого благоверного князя в храме есть также другие святыни, близкие сердцу православного христианина. Таковыми являются: чудотворные иконы Божией Матери «Скоропослушница», «Отрада и утешение», «Казанская», «Иверская» и «Тихвинская», а также икона св. великомученицы Параскевы Пятницы, явленная в селе Ильеши Ямбургского уезда, очень почитаемая в народе.
Временно, пока не освящены храмы знаменитого Соловецкого монастыря, в Свято-Троицком соборе покоятся св. мощи преподобных Зосимы, Савватия и Германа Чудотворцев, основателей монастыря.
Храмовыми праздниками в Свято-Троицком соборе Александро-Невской Лавры являются:
в мае—июне — праздник Святой Животворящей Троицы (на пятидесятый день после Св. Пасхи); 30 августа (12 сентября н. ст.) —день перенесения мощей св. блг. князя Александра Невского из Владимира в С.-Петербург (1724); 1 (14) октября — праздник Покрова Пресвятой Богородицы. Отмечаются также дни: 23 ноября (6 декабря) — день преставления св. блг. князя Александра Невского; 21 мая (3 июня н. ст.) —день перенесения мощей св. князя Александра Невского из Казанского собора в Свято-Троицкий собор Александро-Невской Лавры (1989).
За собором, на кладбище, стоит выстроенная в XIX веке Никольская церковь, которая используется для ранних обеден.