Строительство храма было обусловлено необходимостью увековечить память воинов, погибших при покорении Западного Кавказа. Инициатором строительства стал священник Алексей Ивлев. На постройку храма были выделены средства из различных источников: Государь Император пожертвовал 3000 рублей и 300 пудов меди на колокола, дополнительные средства поступили от высокопоставленных лиц, воинских подразделений и самого священника Ивлева. Здание церкви было построено из кирпича и освящено в 1906 году. В храме имелся придел в честь Покрова Пресвятой Богородицы.
Архитектурный облик храма соответствует традициям русской православной архитектуры начала XX века. Здание выполнено в кирпичном стиле с элементами классицизма. Храм имеет один центральный купол и колокольню, расположенную над входом. Внутреннее убранство храма включает иконостас, выполненный местными мастерами, и росписи, отражающие библейские сюжеты.
В первые десятилетия своего существования храм стал центром религиозной жизни станицы Вознесенской. Здесь проводились регулярные богослужения, церковные праздники, обряды крещения, венчания и отпевания. При храме действовала церковно-приходская школа, размещавшаяся в каменном двухэтажном здании вместе с богадельней. На начало XX века население прихода составляло 2259 человек.
После Октябрьской революции 1917 года и установления советской власти религиозные учреждения в стране подверглись репрессиям. Храм Троицы Живоначальной не стал исключением. В 1930-х годах он был закрыт, а его здание использовалось в различных хозяйственных целях. Внутреннее убранство храма было утрачено, иконы и церковная утварь были уничтожены или разграблены.
В 1990 году здание храма было возвращено Русской Православной Церкви. Начались реставрационные работы, направленные на восстановление архитектурного облика и внутреннего убранства храма. Были восстановлены купола, колокольня, иконостас и росписи. В 1995 году храм был вновь освящён и открыт для богослужений.
С тех пор храм Троицы Живоначальной в станице Вознесенской стал центром духовной жизни местного населения. Здесь проводятся регулярные богослужения, церковные праздники, действуют воскресная школа и различные церковные кружки. Храм также участвует в благотворительной деятельности, оказывая помощь нуждающимся и организуя культурные мероприятия.
