Первое упоминание о храме в селе Ордино относится к 1629–1631 годам, когда в Писцовых книгах значилась деревянная церковь Святого пророка Илии клетского типа, принадлежавшая Угличскому Покровскому монастырю. В описи 1678 года храм уже именуется как церковь Святой Троицы с приделом пророка Илии, также деревянная. К 1702 году в описных книгах монастыря приведено подробное описание строения: рубленая клетская церковь с шатровой главой, обитой чешуёй, и деревянной колокольней.
11 октября 1760 года по благословению митрополита Ростовского Арсения началось строительство каменного храма на новом месте. Освящение состоялось 13 июня 1766 года. Однако из-за слабого фундамента к 1800 году здание пришло в ветхость, появились опасные трещины в стенах. В том же году священнослужители и прихожане подали прошение о разборке храма и возведении новой каменной церкви с приделом Покрова Пресвятой Богородицы.
Строительство ныне существующего храма завершилось в 1812 году. Проект, разработанный статским советником В.Т. Болотниковым, был основан на чертежах Знаменской церкви Санкт-Петербурга архитектора Ф.И. Демерцова. Храм представляет собой пятиглавое сооружение с ярусной колокольней, выполненное в классическом стиле с элементами провинциальной интерпретации столичной архитектуры. Главный престол освящён в честь Живоначальной Троицы, боковые приделы — во имя Покрова Пресвятой Богородицы и пророка Илии.
В 1935 году храм был закрыт, подвергся разорению: иконы уничтожались, здание использовалось как склад. В 1983–1989 годах проведена реставрация силами колхоза «Победа» с первоначальным намерением разместить здесь клуб. В 1993 году храм возвращён Русской Православной Церкви и вновь освящён для богослужений.