Les travaux d'édification ont débuté en 1825. Après la fin des travaux de construction en 1832, l'édifice, qui était alors une église, a été inauguré en 1838 par l'archidiacre Burrow.
En 1842, alors que le diocèse de Gibraltar venait d'être crée, l'église a obtenu le statut de Cathédrale.
Les dégâts causés par la seconde guerre mondiale n'ont pas épargné la cathédrale de la Sainte Trinité. Lors des travaux de rénovations, la sacristie et une chapelle dédiée à Saint Georges on été construites.
En avril 1951 le transporteur d'armement naval, le RFA Bedenham, a explosé alors qu'il était amarré à Gibraltar. Cet accident a causé la mort d'une dizaine de personnes ainsi que de considérables dégâts, notamment sur la cathédrale. Elle a depuis été remise en état et nécessite aujourd'hui de nouveau travaux de restauration, notamment pour réparer sa toiture.
L'édifice de style mauresque possède des arcades représentatives de ce style architectural. Ces arcs outrepassés, qui ont fait leur apparition au Vème siècle, sont l'élément le plus remarquable de l'édifice. D'extérieur elle a une forme rectangulaire et des façades entièrement blanches, agrémentées d'arcs ainsi que de quelques sculptures.
Jusqu'à la construction de la cathédrale, les fidèles civils n'avaient aucun lieu de culte où se réunir. Une chapelle avait été construite à Gibraltar mais son accès n'était réservé qu'aux militaires. Le gouvernement britannique a finalement pris la décision en 1820 de construire un édifice religieux pour la population civile. Avant la fin des travaux en 1832, l'édifice encore en construction a servi d'hôpital lors d'une épidémie de fièvre jaune.
Il est possible d'assister aux offices qui sont célébrer dans la cathédrale chaque jour de la semaine.
Au mois de novembre 2006, une campagne appelée « Rock of Ages » a été lancée afin de récolter des fonds pour restaurer certaines parties de l'édifice. Le but était de rassembler presque un million d'euros grâce à des donations privées.
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