В 1766 году на средства заводчиков Баташёвых в селе была сооружена деревянная церковь во имя святого пророка Иоанна Предтечи. Этот храм просуществовал до 1802 года, когда был уничтожен пожаром. В том же году началось строительство нового каменного храма Живоначальной Троицы. К 1825 году, к моменту смерти заказчика Андрея Андреевича Баташёва, здание было доведено до строительства купола, а в нижнем этаже были освящены несколько престолов. После перерыва работы возобновились в 1847 году, и главный престол был освящён в 1868 году.
Автор проекта храма остаётся неизвестным. Во Владимирском государственном архиве имеются документы, в которых указано, что церковь построена «знаменитым архитектором», однако его имя не упоминается. Согласно выводам рязанских краеведов Георгия Вагнера и Сергея Чугунова, им мог быть Василий Баженов или касимовский архитектор Иван Гагин.
Архитектурно храм выполнен в редком для России стиле псевдоготики с элементами барокко и классицизма. Здание сооружено из глиняного кирпича и облицовано белым камнем. Высота церкви составляет 50 метров, а прилегающей к ней пятиярусной колокольни — 70 метров.
В 1921 году по требованию Совета Народных Комиссаров из храма были изъяты ценности, а в 1932 году он был закрыт и использовался для хозяйственных нужд. В январе 1948 года храм был возвращён Рязанской епархии Русской Православной Церкви. В настоящее время в храме, вмещающем около 1200 верующих, вновь проходят богослужения.
20 сентября 2022 года в посёлке Гусь-Железный из-за сильного ветра обрушилась маковка церковного купола.