В 1775 году, с благословения митрополита Тобольского Сильвестра Гловатского, была заложена первая деревянная церковь во имя Трех Святителей: Василия Великого, Григория Богослова и Иоанна Златоустого. Церковь была обширной и строилась на средства казны с добавлением пожертвований прихожан. Однако 29 сентября 1810 года, вскоре после Божественной Литургии, церковь сгорела до тла, вероятно, из-за непотушенной свечи за жертвенником.
Взамен сгоревшей церкви было решено построить каменный храм. Строительство началось 17 апреля 1814 года по благословению епископа Пермского Иустина и при участии протоиерея Кушвинского собора Андрея Кириллова. Финансирование осуществлялось из государственного бюджета и за счет добровольных пожертвований прихожан. Храм был освящен епископом Пермским Дионисием в 1824 году.
Архитектурно храм представляет собой каменное здание с каменной оградой и колокольней. В 1848 году была установлена каменная ограда с чугунными колонками и железными решетками. В 1849 году был установлен новый иконостас, финансируемый за счет пожертвований прихожан. В 1857 году иконостас был передан в Ново-Туринскую Михаило-Архангельскую церковь, а взамен был сооружен новый иконостас для горнего места.
При храме действовали несколько часовен: во имя святых апостолов Петра и Павла, святого благоверного князя Александра Невского, великомученика Георгия и пророка Илии. Также ежегодно совершались крестные ходы к каменному столбу с иконой святого великомученика Георгия в память о прекращении падежа скота.
В 1891 году при храме была открыта церковно-приходская женская школа, а также существовали земские училища в деревнях Елькина и Имянная. В 1898 году, с увеличением числа прихожан, храм был расширен: колокольня была перенесена, а к зданию храма была пристроена западная часть, увеличившая его площадь почти в два раза.
В советский период, начиная с 1930-х годов, храм подвергся значительным изменениям. В 1937 году здание было закрыто и передано под склад воинской части. Кресты и колокола были сброшены, а имущество храма разграблено. Однако в 1941 году, с началом Великой Отечественной войны, храм был вновь открыт для богослужений.
В послевоенные годы храм продолжал функционировать, но его состояние постепенно ухудшалось. В 1960-е годы здание нуждалось в ремонте, однако из-за отсутствия финансирования работы проводились нерегулярно. В 1980-е годы были проведены более масштабные реставрационные работы, включая ремонт крыши и укрепление конструкции.
В 1990-е годы при храме была открыта воскресная школа, где проводились занятия по изучению основ православной культуры и истории церкви. В 1999 году на средства прихожан и местных предпринимателей была проведена реконструкция фасада, обновлены иконы и внутреннее убранство храма.
В XXI веке храм Трех святителей продолжает служить духовным центром города Нижняя Тура. Регулярно проводятся богослужения, организуются культурные и образовательные мероприятия. В 2014 году, в честь 200-летнего юбилея храма, была проведена масштабная реставрация, включавшая обновление росписей, установку нового иконостаса и благоустройство прилегающей территории.
Архитектурно храм представляет собой однонефную постройку с полигональным апсидом и притвором. Колокольня расположена над западным входом и имеет четыре яруса. Фасад украшен декоративными элементами, характерными для православной архитектуры начала XIX века.
