Каменная Троицкая церковь в селе Чашниково впервые упоминается в Писцовых книгах 1585 года как храм «о пяти верхах» с приделом во имя святого Алексия, человека Божия. На тот период село принадлежало боярину Никите Романовичу Захарьину-Юрьеву, родоначальнику династии Романовых. Архитектурные особенности здания, включая отсутствие алтарных апсид и использование терракотового декора, позволяют отнести его постройку к началу XVI века, вероятно, с участием итальянских мастеров, работавших в Москве при великом князе Иване III.
В 1688 году село перешло во владение Льва Кирилловича Нарышкина, дяди Петра I. При Нарышкиных в 1695 году храм был реконструирован в стиле московского барокко: надстроены стены четверика, заменены купола на шаровидные, добавлены восьмигранные окна и декоративные закомары с раковинами. Была возведена шатровая колокольня взамен прежней звонницы. В этот же период к церкви пристроили паперть и два придела — Алексия человека Божия и Владимирской иконы Божией Матери.
В середине XIX века проведена очередная реконструкция: расширены арочные проходы между основным объёмом и приделами, обновлены росписи. В 1895 году по проекту архитектора А.А. Латкова построена отдельно стоящая колокольня в псевдорусском стиле. Тогда же артелью Н.М. Сафонова выполнены новые иконостасы: главный — в «древнем стиле», придельные — в стиле середины XIX века.
Храм не закрывался в советский период и в 1960 году получил статус памятника культуры федерального значения. В его интерьере сохранились резное распятие и иконостасы XIX века. Среди святынь — иконы с частицами мощей преподобного Сергия Радонежского, святителя Спиридона Тримифунтского, а также образы, созданные на Афоне и острове Корфу.
Церковь относится к Сергиево-Посадской епархии Русской Православной Церкви. Богослужения совершаются регулярно. При храме действует воскресная школа и проводятся огласительные беседы перед таинствами Крещения и Венчания.