Храм Пресвятой Троицы на Октябрьской набережной Санкт-Петербурга был основан как часть Киновии Александро-Невской Лавры. В 1714 году Петр I пожаловал монастырю участок земли площадью 150 гектаров на правом берегу Невы. Первоначально территория использовалась для кирпичного производства, но к концу XVIII века стала применяться преимущественно для сенокоса.
В 1820 году по инициативе митрополита Санкт-Петербургского и Новгородского Михаила (Десницкого) началось строительство загородного архиерейского дома. Первым храмом Киновии стала деревянная церковь Всех Святых, освященная 29 января 1821 года. В 1840-х годах купец Фёдор Набилков выделил средства на строительство каменного пятиглавого собора. Проект был разработан епархиальным архитектором Г.И. Карповым в русском стиле с элементами византийской архитектуры.
Строительство началось в 1862 году и завершилось в 1868 году. Храм был освящен во имя Святой Живоначальной Троицы 28 июня 1868 года. В советский период, в 1937 году, храм был закрыт, колокольня взорвана, а купола снесены. Здание использовалось под производственные нужды, включая фабрику военного обмундирования и картофелехранилище.
В 2001 году храм был передан подворью Иоанно-Богословского Череменецкого монастыря. Реставрационные работы начались в 2015 году. Были восстановлены пять глав, фасады, монументальная живопись и резной иконостас. В 2017 году подворье было преобразовано в Архиерейское подворье Храма Святой Троицы. В 2021 году состоялось малое освящение храма.
Архитектурный ансамбль включает два каменных келейных корпуса, построенных в 1845-1847 годах по проекту архитектора А.П. Гемилиана. В северном корпусе находилась домовая церковь во имя Архистратига Михаила. На территории Киновии было основано Киновиевское кладбище, уничтоженное в 1940-х годах.