Каменная церковь Пресвятой Живоначальной Троицы построена в 1800-1819 гг. на средства прихожан. На месте ее была теплая деревянная церковь во имя св. Филиппа Московского чудотворца, сгоревшая 4 августа 1796 г. Как самая церковь Троицкая, так и украшения ее отличаются не древностью, а великолепием и богатством, так что серебра одного в церковных вещах считается до 9 пудов и жемчуга до 6 фунтов. Собор трехпрестольный: главный во имя Св. Троицы, по правую сторону в честь Смоленской иконы Божией Матери, по левую во имя св. Филиппа и св. благоверного князя Александра Невского. Архитектурные формы - кирпичный храм в формах переходных от барокко к классицизму. Крупная кубическая четырехстолпная двусветная постройка с боковыми портиками из спаренных колонн, завершавшаяся пятью восьмигранными барабанами. Отдельно стоящая невысокая колокольня построена в 1839 г. В Троицкой холодной церкви службы всегда совершались летом.  Из замечательных предметов в Троицкой церкви можно указать на Смоленскую икону Божией Матери. Икона написана в 1771 г. павловским иконописцем Василием Федотовым по обещанию жителей села Павлова с чудотворного образа, находящегося в Воскресенской церкви г. Шуи. Случаем к списанию этой иконы была моровая язва в селе Павлове. По обнесении написанной иконы с крестным ходом вокруг села свирепствовавшая язва вскоре прекратилась. С этого времени стала быть чествуема и прославляема Смоленская икона Божией Матери не только жителями Павлова, но и жителями окрестных селений. Серебряный оклад на иконе был украшен жемчугом и драгоценными камнями.

В соборе имелись два Евангелия, одно из которых с двумя собственноручными надписями епископов Нижегородских Иоасафа и Иакова, бывших в Павловской церкви при обозрениях епархии. (Эту книгу можно увидеть в Павловском историческом музее). В церковной библиотеке хранятся три Евангелия, два печатанные в 1627 г. и одно в 1653 г., и требник Петра Могилы 1648 г.

Храм закрыт и взорван в 1932 г.