Согласно архивным данным, строительство первой деревянной Троицкой церкви было инициировано в 1735 году ядринскими купцами Алексеем и Василием Беляковыми. Возведение храма стало выражением благодарности Господу за прекращение голода, свирепствовавшего в окрестностях Ядрина в 1732 году. Строительство было завершено и церковь освящена в том же году.
К концу XVIII века деревянное здание обветшало, и было принято решение о строительстве нового каменного храма. В декабре 1829 года на месте старой церкви была возведена новая каменная Троицкая церковь. Строительство осуществлялось под руководством протоиерея Григория Магнитского и ядринского мещанина Ефима Пономарева, финансирование велось за счёт добровольных пожертвований прихожан.
Архитектурно храм представляет собой четырёхстолпное крестово-купольное сооружение в стиле классицизма. Центральная часть крестообразной в плане церкви перекрыта куполом на высоком цилиндрическом барабане. Между равноконечными ветвями креста расположены пониженные по высоте угловые части, каждая из которых в плане представляет четверть круга. С западной стороны к основному объёму примыкает одноэтажная трапезная и трёхъярусная колокольня. Фасады украшены фронтонами, карнизами и трёхчетвертными колоннами, характерными для русского классицизма начала XIX века.
Внутреннее убранство храма включало четырёхъярусный иконостас, выполненный в традициях православного искусства. Церковь имела четыре престола: главный — в честь Святой Живоначальной Троицы, правый придел — во имя Казанской иконы Божией Матери, левый — во имя иконы Божией Матери «Живоносный Источник», и четвёртый — во имя Покрова Пресвятой Богородицы.
В октябре 1938 года, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт и переоборудован под хозяйственные нужды. В результате этого внутреннее убранство и архитектурные элементы здания значительно пострадали.
В конце 1980-х годов, в период перестройки и изменения государственной политики в отношении религии, Троицкая церковь была возвращена Чувашской епархии. После проведения реставрационных работ храм был заново освящён в 1989 году и возобновил свою деятельность.