Место соборного ансамбля исторически называлось Троицкой горой. Неизвестно, какие храмы стояли на ней в эпоху Древней Руси. По дошедшим до нас писцовым книгам можно предположить, что первый деревянный Троицкий храм был построен между 1618 и 1625 годами. В Дозорной книге владений в Городце боярина Лобанова-Ростовского Афанасия Васильевича 1618 года еще нет упоминаний о церкви в Верхней слободке, но есть сообщение о том, что «в городецкой волости на пустом городище погост, на церковной земле храм деревян во имя Архистратига Михаила». История собора прослеживается с 1625 года, когда была составлена «Писцовая книга части Городца, пожалованной боярину Лобанову-Ростовскому 22 августа 1620 года»: «В селе Городце слободка Верхняя, а в ней церковь во имя святыя живоначалныя Троицы, да в пределе церковь Михаила Малеина да Афанасий Александрийский чудотворец, да под тою же церковью два предела: Никола Чудотворец да преподобный Макарий Желтоводский чудотворец».

В Описной книги владений бояр Стрешневых в Городце 1672 года церковь Живоначальной Троицы еще деревянная. В 1680–1684 годах Троицкий храм был уже каменный. Таким он отмечен в «Описной книге Городца письма и меры Алексея Давыдова и подьячего Михаила Протопопова», датированной этим временем. Там же впервые упоминается отдельно стоящая деревянная Никольская церковь и начало строительства теплой каменной Никольской церкви. Челобитная о том была подана 28 ноября 1684 года. В Описной книге дворцовой Городецкой волости 1719 года упоминается уже каменная Николаевская церковь и часы на колокольне Троицкого собора. Каменная ограда с башнями у Троицкого собора отмечена в 1765 году. К концу XVIII века облик Троицкого собора изменился. Еще в 1730 году Никольский храм получил южный боковой придел во имя преподобного Макария Желтоводского. После пожара 1778 года к южной стене трапезной Троицкого храма был пристроен прямоугольный в плане придел Успения Божией Матери с округлой апсидой. С западной стороны храма были возведены два полукруглых в плане притвора: первый — по главной продольной оси храма, второй — по оси придела. В 1876 году ансамбль собора приобрел законченный образ: Никольский храм получил второй, северный придел — в честь иконы Божией Матери «Всех Скорбящих Радость». В 1880 году еще одной часовней была дополнена и Троицкая гора. У ее подножия рядом с часовней св. Петра и Павла (1853), относящейся к Федоровскому монастырю, была возведена часовня св. Александра Невского. Ее посвятили 25 летию царствования императора Александра II Освободителя. На стене было написано, что сия часовня сооружена церковным старостой городецкого Троицкого собора, потомственным почетным гражданином Польским Иваном Николаевичем и жителем села Городца Овчинниковым С.Н. на пожертвования, от разных лиц прихожан.

Троицкий собор и Никольская церковь на протяжении всего своего существования неоднократно горели. Страдал собор и от катастрофических ливней, вызывавших обвалы Троицкой горы. Троицкий собор был закрыт в январе 1936 го. Сегодня о разрушенном архитектурном ансамбле, стоявшем на Троицкой горе, напоминает только чудом уцелевшая северная башня церковной ограды.