Храм Святой Троицы в Белграде был построен в 1924 году русскими эмигрантами, покинувшими Россию после событий 1917 года. Строительство осуществлялось по проекту архитектора Валерия Сташевского в псковско-новгородском стиле XV века. Земельный участок для храма был выделен по благословению Патриарха Сербского Димитрия, при поддержке сербского правительства, предоставившего финансовые средства и строительные материалы.
21 сентября 1924 года состоялась закладка храма, а 4 января 1925 года он был освящен. Первым настоятелем стал протопресвитер Петр Беловидов. В октябре 1929 года в правом притворе храма были перезахоронены останки главнокомандующего Русской армией генерала П.Н. Врангеля. До 1944 года в храме хранились военные знамена Российской империи, включая трофеи времен Наполеоновских войн.
В апреле 1945 года причт храма перешел в юрисдикцию Московской Патриархии. В 1946 году храм получил статус подворья Русской Православной Церкви. В 1954 году, после упразднения ставропигиального благочиния русских приходов в Югославии, Троицкий храм остался единственным, сохранившим связь с Московским Патриархатом.
В апреле 1999 года храм получил значительные повреждения в результате бомбардировок Белграда силами НАТО. Восстановительные работы завершились к 2007 году, когда состоялось освящение обновленного храма. К храму приписана Иверская часовня на Новом кладбище Белграда, где находится Русский некрополь с захоронениями русских эмигрантов первой волны.