Собор построен по проекту петербургского архитектора с французскими корнями Иосифа Ивановича Шарлеманя (1782-1861). Почетный вольный общник Императорской академии художеств, статский советник И.И. Шарлемань известен проектами прекрасных зданий (и в т.ч. православных храмов) в Петербурге, Казани, Кавказских Минеральных Водах и др. Ампирный собор-ротонда с дорическим портиком и стройной колокольней был заложен в Енотаевске в 1832 году в честь победы в Отечественной войне 1812 года. Примечательно, что в Астраханской области есть как минимум еще один храм, построенный в честь победы над наполеоновской армией, – это Хошеутовский хурул. В 1850-е годы храм был дополнен приделами по бокам от трапезной, что несколько утяжелило легкость его первоначальной архитектурной композиции. Примечательно, что Свято-Троицкий кафедральный собор с. Енотаевка до 1932 года имел «близнеца» в Петербурге. Это храм Св. князя Владимира при Орлово-Новосильцевском благотворительном заведении, построенный по проекту И.И. Шарлеманя практически в то же время, что и енотаевский храм (построен в 1834-1838 гг., закрыт в марте 1932 и в июне того же года взорван) и очень похожий на него по своей архитектуре. При Свято-Троицком соборе действовала воскресная школа. В Енотаевске было даже Духовное училище. В 1937 году собор был закрыт большевиками, которые после безуспешных попыток сломать храм устроили в нем склады. Большинство икон было уничтожено. Храм передали верующим в 1988 году, и с тех пор началось восстановление его былого величия. 12 июня 1990 года в День славных и всехвальных первоверховных апостолов Петра и Павла собор был освящен владыкой Филаретом (Карагодиным).