В 1871 году в селе была построена первая деревянная церковь, освящённая в честь святителя Николая Чудотворца. Этот храм был возведён на средства прихожан и служил центром духовной жизни местного населения. Однако со временем деревянное здание обветшало, что обусловило необходимость строительства нового, более долговечного храма.
В начале XX века, учитывая потребности растущего прихода и стремление обеспечить более прочное и просторное здание для богослужений, было принято решение о строительстве каменного храма. В 1905 году началось возведение новой церкви, которая была освящена в честь Живоначальной Троицы. Строительство осуществлялось на средства местных жителей и благотворителей.
Архитектурно храм представляет собой образец церковного зодчества начала XX века. Здание выполнено из кирпича, с традиционной для православных храмов композицией, включающей основной объём с центральным куполом и колокольней. Фасады украшены декоративными элементами, характерными для эклектичного стиля, сочетая в себе элементы классицизма и русского стиля. Интерьер храма был богато украшен фресками и иконостасом, выполненным местными мастерами.
После революции 1917 года и установления советской власти многие религиозные учреждения подверглись закрытию или перепрофилированию. Храм Живоначальной Троицы в селе Большой Самовец не стал исключением. В 1930-х годах он был закрыт, а его здание использовалось для различных хозяйственных нужд. В этот период значительная часть внутреннего убранства была утрачена, здание пришло в запустение.
С началом политики перестройки и последующего восстановления религиозных свобод в конце 1980-х — начале 1990-х годов, местные жители инициировали процесс возвращения храма Русской Православной Церкви. Здание находилось в неудовлетворительном состоянии, требовались значительные усилия для его восстановления. Благодаря совместным усилиям прихожан, местных властей и благотворителей, храм был отреставрирован и вновь открыт для богослужений.
В настоящее время храм Живоначальной Троицы в селе Большой Самовец является действующим и продолжает служить духовным центром для местного населения. В нём регулярно проводятся богослужения, отмечаются православные праздники, осуществляется духовное окормление прихожан. При храме организована воскресная школа для детей, проводятся различные культурно-просветительские мероприятия.