Деревянная церковь в селе Букрино была построена в 1867 году. К 1890 году здание обветшало, что потребовало строительства нового каменного храма. Инициатором выступил священник Михаил Обновленский, организовавший сбор средств через рассылку писем в города Российской империи. Финансовую поддержку оказали жители Букрино, граждане Пронска, Москвы, Петербурга, включая купца Михаила Фокина. Строительство велось с 1890 по 1904 год при активном участии местного населения.
Храм имел три престола: главный во имя Животворящей Троицы (освящен 16 сентября 1913 года), правый в честь Рождества Христова (освящен 13 ноября 1906 года) и левый во имя Архистратига Михаила (освящен 4 октября 1907 года). Архитектурный комплекс включал пятиглавое здание с колокольней, где находились колокола весом 208 и 61 пуд, а также пять малых колоколов. Территория была обнесена оградой с тремя входами и посадками лип и яблонь.
В 1922 году из храма изъяли ценности для помощи голодающим Поволжья. В 1934 году церковь закрыли, использовали под зернохранилище, а позже для хранения рыбы и павшего скота. Колокола сбросили, колокольню сожгли, ограду разобрали. В 2006 году началась подготовка к восстановлению, а в 2008 году стартовали реставрационные работы под руководством архитектора А.С. Тутунова. Первое богослужение состоялось 7 января 2009 года.
Приходская жизнь в дореволюционный период включала земскую школу (93 мальчика и 60 девочек в 1915 году), 16 десятин усадебной земли, 20 десятин пахотной и 12 десятин луговой земли. Клировые ведомости фиксируют штат из священника (жалование 294 рубля) и псаломщика (98 рублей), годовой кружечный доход около 459 рублей.