В 1771 году, в соответствии с указом Екатерины II об упорядочении мест захоронений, городскому голове, купцу Ивану Платунову, было разрешено построить каменную церковь во имя Святой Троицы с приделом во имя преподобного Иоанна Дамаскина. Строительство было поручено известному вятскому мастеру Ивану Дмитриевичу Коршунову. Архитектура храма выполнена в стиле вятского барокко, однако оформление фасадов отличается скромностью, что объясняется его расположением на кладбище. Особое внимание привлекают входные ворота, декорированные в виде раскрытого складня и являющиеся скорее парковым сооружением, чем традиционным церковным элементом.
В середине XIX века интерьеры храма были расписаны масляной живописью, однако до настоящего времени роспись сохранилась в плохом состоянии. В 1908 году Вятская Духовная Консистория обратилась в Императорскую Археологическую комиссию с предложением рассмотреть проект перестройки церкви с удлинением её к западу. В период с 1910 по 1911 годы храм был значительно перестроен: разобраны колокольня и крыльцо, здание продлили до входных ворот, добавили двухэтажные пристройки и возвели новую колокольню.
После революции 1917 года и в период советской власти храм, как и многие другие, подвергся разрушению. Здание использовалось под склад фабрики «Белка», затем под государственный архив. Колокольня и купол были разобраны. В 1963 году в помещении храма был открыт филиал государственного архива.
В 1994 году Троицкая церковь была передана Кировской епархии, что положило начало её реставрации. Работы проводились реставрационной фирмой «Анфилада-Р» под руководством директора В.Г. Ситникова и архитектора С.В. Васильевой. Возглавил реставрацию протоиерей Николай Бутюгов. Восстановление росписей осуществляли художники М.Ю. Довгаль, В.И. Востриков, А. Пестов и Д.Н. Чураков. В ходе реставрации колокольня была реконструирована в форме, близкой к исторической, но без шатрового навершия, что соответствовало первоначальному облику храма.
