I frati trinitari dell’ordine fondato da S. Giovanni de Matha celebravano messa gia nel 1490 presso la chiesa di S. Pietro in Via Plana.

Nel 1504 Andrea de Capua cominciò la costruzione di una nuova chiesa nella piazza del Mercato, presso cui si trasferì la congrega dei Trinitari.
Secondo fonti certe l'edificio religioso era a tre navate, coperta da lamie di canne, e da qui uscivano cinque solenni processioni, tra cui quella della SS. Trinità.

Nel 1500 vi furono contese tra i Trinitari ed i Crociati, fino alla pacificazione nel 1587 per opera di fra Girolamo da Sorbo.

La chiesa fu distrutta dal sisma del 1805 invece la congrega fu soppressa nel 1809 ad opera dei Napoleonidi.
Ricostruita in cinque anni dall'architetto Berardino Musenga l'edificio si presentava troppo basso e buio.
Tra il 1855 e 1859 fu aggiunto il pronao con sei colonne di stile ionico, su disegno degli ingegneri Bellini e Sarlo.
Nel 1862 la chiesa venne chiusa a seguito di una ventata di anticlericalismo massonico, trasformandola in una caserma.
La parrocchia venne trasferita nella chiesa della Libera, ed il collegio dei canonici tornò in S. Leonardo.
Nel 1899 fu di nuovo riaperta e nel 1915 fu di nuovo chiusa per essere trasformata in ospedale militare.
Nel 1927 Mons. Alberto Romita trasferisce la sede vescovile da Bojano a Campobasso.
Il 29/6/ 1927 la S. Sede eleva la chiesa al grado di Cattedrale, divenendo la sede del vescovo, che essendo un grande estimatore dell’arte, si adoperò per renderla bella: i pilastri in mattoni furono arrotondati a forma di colonne; all’abside, creata ex-novo, fu aggiunto un coro in noce, con a centro il trono.
Musa affrescò il cielo dell’abside con la "Pentecoste", invece, Amedeo Trivisonno fece cinque dipinti: "La moltiplicazione dei pani", "Battaglia di Lepanto", "S. Domenico" e l’"Ultima cena".