История православного прихода в Лебедево восходит к XVI веку. Согласно преданиям, на базарной площади агрогородка ранее находилась церковь, построенная князем Радзивиллом, которая сгорела в конце XVIII века. В 1798 году на её месте была возведена деревянная церковь, которая просуществовала до 1880 года, когда была закрыта по причине ветхости.
В 1865 году Вильнюсским церковно-строительным комитетом было принято решение о строительстве нового каменного храма. Строительство началось в 1866 году под руководством инженера Полозова и завершилось в 1869 году. Новый храм был возведён рядом со старой деревянной церковью, из которой были перенесены все церковные предметы и иконы. Старая церковь была снесена в 1880 году.
Храм Святой Живоначальной Троицы был построен в ретроспективно-русском стиле, характерном для православной архитектуры того времени. В 1907 году интерьер храма был расписан художником-иконописцем Орловским, а также местным жителем Романом Семашкевичем. Во время Первой мировой войны храм не пострадал, однако в середине 1920-х годов потребовался ремонт, который был осуществлён усилиями настоятеля отца Игнатия и прихожан.
В октябре 1962 года храм был закрыт советскими властями. Первоначально планировалось переоборудовать его под клуб, но в итоге здание использовалось как зернохранилище, а затем как склад ядохимикатов. В период с 1978 по 1980 годы под видом реставрации была разобрана крыша храма, что нанесло значительный ущерб зданию и его внутренним росписям.
Возрождение храма началось во второй половине 1980-х годов. 20 сентября 1988 года Лебедевский приход был официально зарегистрирован, а в апреле 1989 года в храме возобновились богослужения. 11 октября 1992 года храм был освящён митрополитом Филаретом.
В настоящее время храм Святой Живоначальной Троицы является действующим православным храмом и продолжает выполнять свои религиозные функции. Он включён в Государственный список историко-культурных ценностей Республики Беларусь под шифром 613Г000308, категория «3». В 2023 году в храме были возобновлены ремонтно-реставрационные работы.
