Согласно историческим документам, костел Пресвятой Троицы является старейшим в истории Минска католическим приходом. Основан деревянный храм был в XIV веке, а в начале XV века – полностью уничтожен сильнейшим пожаром. Восстановлен костел был снова в виде деревянного здания, которое, в свою очередь, сгорело в 1809 году. С тех пор изначальное здание собора больше не восстанавливалось, а в 1832 году было принято решение перенести католическую общину в часовню Святого Роха, которая располагалась на золотогорском кладбище. Таким образом, ныне существующее здание костела Пресвятой Троицы не имеет никакого отношения к изначальной постройке, а часовня, возведенная в 1796 году, сохранила свое изначальное имя, поэтому в настоящее время оба названия остаются актуальными. Статуя Святого Роха, избавившего Минск от эпидемии холеры, сохранилась в соборе, и была очень почитаема в народе. В середине XIX века на месте обветшавшей деревянной часовни было возведено каменное здание в стиле неоготики.
Пострадавший во время Великой Отечественной войны храм долгое время использовался как книгохранилище, позднее – как органный зал. С 1991 года здесь стали проводиться богослужения в свободное от концертов время, а в 2006 году костел был возвращен католической церкви. Здесь снова установлена статуя Святого Роха, похищенная в советское время, здание отреставрировано и включено в Государственный список историко-культурных ценностей.