L'idea di costruire una nuova cattedrale per commemorare il 1500º anniversario dell'autocefalia della Chiesa ortodossa georgiana ed i duemila anni dalla nascita di Gesù emerse nel 1989, un anno cruciale per il risveglio della coscienza nazionale dell'allora Repubblica Socialista Sovietica Georgiana. Nel maggio di quell'anno il patriarcato georgiano e le autorità politiche locali annunciarono l'indizione di un concorso internazionale per il progetto della nuova cattedrale della Trinità. Al primo turno del concorso non fu scelto nessun vincitore tra i circa cento progetti presentati. Infine si decise di approvare il progetto dell'architetto Archil Mindiashvili.

Le turbolenze politiche e i disordini degli anni seguenti fecero slittare la costruzione della grandiosa cattedrale fino al 23 novembre 1995, giorno in cui iniziarono i lavori. La costruzione dell'edificio fu celebrata come simbolo della rinascita spirituale e nazionale della Georgia e fu promossa in gran parte grazie alle donazioni anonime di uomini d'affari e semplici cittadini. Il 23 novembre 2004, nel giorno di San Giorgio, la cattedrale venne consacrata dal Catholicos Patriarca Elia II, in presenza di rappresentanti di alto livello delle altre Chiese ortodosse.[1] Alla cerimonia presero parte anche i capi delle altre comunità religiose della Georgia e le autorità civili.

Il sito scelto per la costruzione della cattedrale occupava un grande complesso cimiteriale, l'antico cimitero armeno di Tbilisi, conosciuto col nome di "Khojavank" o "Pantheon armeno" (in riferimento al numero degli illustri armeni lì sepolti). In passato il sito ospitava anche una chiesa armena dedicata alla Theotókos, ma essa fu distrutta durante il periodo sovietico. Stessa sorte toccò a gran parte delle lapidi e dei monumenti del cimitero, poi riconvertito in parco. Tuttavia, le fonti armene sostengono che l'area occupava ancora 90.000 tombe quando i lavori di costruzione della cattedrale presero avvio. Secondo alcuni i resti dei defunti furono trattati con una scandalosa mancanza di rispetto.[2] In un primo momento non fu organizzata la risepoltura e ciò causò il divampare di proteste che condussero alla momentanea sospensione dei lavori.