26 марта 1889 года православные уржумцы решили построить на месте старого новый собор, на 1500 мест, причем местные купцы хотели, чтобы этот храм не имел себе равных в округе ни по красоте, ни по величию, к тому же старый собор стал и тесен для возросшего прихода и требовал капитального ремонта. Собранием прихожан был уполномочен купец Иван Васильевич Бердинский  ходатайствовать перед Вятской Духовной Консисторией о разрешении работ по возведению нового собора.

      Консистория дала разрешение, и 12 декабря 1889 года ею было поручено составить проект собора Вятскому архитектору В.М. Дружинину (хотя есть версия, что его привлек сам Бердинский). Уже в конце 1889 года архитектор В.М. Дружинин прислал в город Уржум на суд прихожан эскиз проекта нового собора. Чертеж торжественного собора в русско-византийском стиле покорил сердца горожан, и они поручили ему «написать большой план каменного собора, согласно черновому проекту с увеличением ширины собора до 15 сажень, вместо проектируемых 12 саженей 2 аршина, и длины до 17 саженей, вместо проектируемых 13 саженей 2 аршина». При этом в письме Дружинину купец Бердинский писал: «…чтобы Вы при расширении плана не обращали внимание на существующие лавки в ограде собора, которые будут сломаны, когда это нужно будет при постройке нового собора».

      В январе 1890 года Дружинин представил набело составленный проект по прежнему эскизу и пояснительную записку в строительное отделение губернского правления, которое одобрило его 27 июня 1890 года за  № 6616. За составление проекта Бердинский уплатил В.М. Дружинину 100 рублей (по похожему проекту им был построен храм в Санкт – Петербурге). После этого проект был отправлен на утверждение Духовной Консистории. Она долго не давала согласия, ссылаясь на то, что при соборе имелась слишком незначительная сумма для строительства, и потребовала создания строительного комитета для наблюдения за производством строительства и расходом денежных сумм и материалов.

      На общем собрании всего прихода такой комитет был избран, а его старостой – именитый купец Сергей Иванович Стародубцев. Он доставил в город Вятку по требованию Консистории засвидетельствованный нотариусом договор с подрядчиком на строительные работы, и в декабре 1893 года ею было выдано разрешение на строительство за № 14118. После этого началось строительство нового здания Троицкого собора, которое прекрасно сохранилось до наших дней.

      К этому времени был уже подготовлен строительный материал для возведения собора. Было подсчитано, что все кирпичи и отделочные работы обойдутся в 7688 рублей. А поскольку в церковной казне не было таких средств, их внесли прихожане, можно сказать, на их средства и был построен собор. Самую деятельную помощь оказал С.И. Стародубцев – 1,5 млн. штук кирпичей и 7 тысяч рублей, а так же указал в договоре, что в случае его смерти, деньги до 7 тысяч рублей были бы выплачены его наследниками. Еще 5 тысяч рублей обязались пожертвовать остальные прихожане. Для постройки было заготовлено 400 тысяч кирпичей и около 100 тысяч кирпичей рассчитывали получить от разборки соборных каменных лавок.

      В мае 1894 года в Уржум прибыл архитектор В.М. Дружинин и отвел место под строительство собора. В июле 1894 года был заключен договор на постройку собора с казанским купцом, балахинским мещанином, мастером каменных дел Степаном Николаевичем Шапошниковым, который должен был строить храм под наблюдением Дружинина. Мастер Шапошников со своими «работными людьми» обязался по договору закончить работы при наличии строительного материала в течение лета 1898 года, а «в случае же если материалы не будут готовы к означенному времени, то работа должна производиться по мере их заготовки. Но, во всяком случае, постройка собора должна быть закончена в 1900 году».

      6 августа 1894 года была произведена закладка нового собора, а в 1895 году прежний холодный храм и палатки были разобраны до основания. За укладку тысячи штук кирпича платили 4 рубля 60 копеек, из заработанного 1 рубля платили 90 копеек, а 20 копеек было решено выплачивать после окончания работ. Деньги на строительство храма собирались всем приходом. Вспоминают, что ездили по деревням и собирали яйца для раствора, использовавшегося при укладке кирпичей. Каждый кирпич в стенах был смочен, каждый ряд пролит раствором, чтобы не было пустых мест в кладке. Для быстрой доставки кирпича к строящимся стенам, по Буйской улице (теперь ул. Чернышевского) был устроен поднимающийся к стенам взвоз (мостки), длиной с квартал, по которому на тачках и на лошадях подвозились стройматериалы. Все строительство велось под неусыпным надзором архитектора В.М. Дружинина, который приезжал в Уржум каждое лето – в 1895, 1896, 1897 и 1898 годах. А вот с куполом вышла заковыка – строители никак не могли определить, достаточна ли высота храма, и каждый раз, когда они собирались вести купол на завершение, уржумские купцы велели сделать еще один венец – повыше, и потому центральный купол в верхней части состоит из уступов. Наконец, купола храма были покрыты белой жестью, чтобы они отливали серебром на солнце.

      Вся планировка Свято – Троицкого собора глубоко символична. Сам он выполнен в виде креста и абсолютно симметричен. Центральный купол – символ Иисуса Христа, а 4 башни по бокам – символы 4-х евангелистов, смотрящих в стороны горизонта. При взгляде на собор сверху можно заметить, что он представляет собой круг – символ вечности.

      К концу 1899 года строительство собора было закончено, и для проверки качества стройки 8 октября 1899 года из города Вятки прибыл губернский инженер Г.Е. Яголковский, давший такую оценку: «Все работы выполнены не только хорошо, но и с мастерством лучшего качества». Это освидетельствование было сделано «при почетных гражданах» города и при причте собора – протоиерее Ипполите Мышкине, священнике Троицком и диаконе Люстрацком. Свидетельство было передано вКонсисторию.