Храм Святой Живоначальной Троицы во Всеволожске был основан в 1903 году как часовня близ станции Рябово, находившейся на пересечении современных Всеволожского и Октябрьского проспектов. Землю под строительство пожертвовали петербургские извозопромышленники Алексей Иванович Клементьев и Сергей Калистратович Суриков. Проект часовни разработал гражданский инженер В. Д. Николя, утвержденный строительным управлением С.-Петербургского губернского правления в сентябре 1903 года. Строительство завершили 11 августа 1904 года, освящение состоялось 30 октября 1904 года.
Еще до освящения часовни прихожане подали прошение о ее переоборудовании в церковь. Перестройка осуществлялась по проекту гражданского инженера П. П. Соколова. Были расширены переходные части, пристроены северный и южный приделы, увенчанные шатрами с главками. В плане храм приобрел форму креста. Фасад обшит деревом с резными наличниками, купола покрыты листовой медью. Престол во имя Святой Троицы и жертвенник облицованы белым мрамором.
Первоначально храм был приписан к церкви святых апостолов Петра и Павла в селе Колтуши. Первым священником стал Владимир Иоаннович Сердюк, законоучитель Всеволожской земской школы. Самостоятельный приход утвержден Святейшим Синодом 4 сентября 1914 года. Первым настоятелем назначен протоиерей Николай Константинович Пашский, ранее служивший в Колтушах.
В 1938 году храм закрыли, здание использовалось для хранения зерна, затем как мобилизационный пункт и кинотеатр. 27 сентября 1944 года 115 жителей Всеволожска обратились к архиепископу Псковскому и Порховскому Григорию (Чукову) с просьбой о возобновлении богослужений. Храм reopened в июне 1945 года, освящение совершено 16 декабря 1945 года.
В 1948 году на средства Гатчинского Павловского собора сооружены хоры с лестницей в притворе. С 1982 по 1988 годы проведена реставрация: заменены купола, кресты, отремонтированы сруб и крыша. В 1992 году построен двухэтажный каменный церковный дом. 29 апреля 2001 года произошел пожар из-за неисправной проводки, после чего проведены восстановительные работы.
