Upphovsman var danske kung Christian IV, som i sin nya stad önskade en magnifik katedral. Planen var att Heliga Trefaldighets kyrka skulle bli en Domkyrka i ett nytt stift, Kristianstads Stift, som skulle sträcka sig från denna trakt och innefatta hela Blekinge. Lunds Stift skulle alltså delas. Det var anledningen till att en katedral byggdes i en nyss grundlagd stad. Med "Freden i Roskilde" 1658, då de södra landskapen tillföll Sverige, kom historien att ändra riktning och Heliga Trefaldighets kyrka blev aldrig någon Domkyrka.
Byggmästare var David Nyborg och efter dennes död Oluf Madsen och arkitekter var de holländska bröderna Lorenz och Hans van Steenwinckel. Kyrkan är ett skönt exempel på Christian IV byggnadsstil och nämns ofta i ordalag som "norra Europas skönaste renässanstempel". Kyrkan har idag stort sett samma utseende, såväl in- som utvändigt, som vid invigningen 1628. De mest märkbara förändringarna är att tornet 1865 fullbordades och fick sin magnifika spira (detta hade på grund av penningbrist inte färdigställts vid uppförandet) samt att predikstolen år 1890 flyttades till sin nuvarande plats från att tidigare varit placerad strax nedanför korttrappan, alltså mitt framför altaret.
Byggd såsom en luthersk kyrka har Heliga Trefaldighets kyrka inga "fasta" utsmyckningar, som väggmålningar eller färgade fönster. Utsmyckningarna ligger istället i den "funktionella" inredningen, som bänkar, epitafier, predikstol och orgel.
När man träder in i kyrkan är det framför allt ljuset och rymden i förening med stilrenheten som imponerar. Ljuset faller in genom de 26 stora föntren med sina 1.394 rutor (ca 11.200 om man räknar alla smårutor). Rymden skapas - och det flera hundra ton tunga blytaket bärs upp - av de smäckra granitpelarna, uthuggna ur det göingska berget flera mil norr om staden.
