Он представляет собой памятник архитектуры, возведённый в конце XIX века, и является частью комплекса, основанного промышленником Павлом Григорьевичем фон Дервизом.
В 1872 году П. Г. фон Дервиз инициировал строительство детской больницы в память о своих умерших детях. Больница была открыта в 1876 году и получила имя святого Владимира, небесного покровителя старшего сына Дервиза. Согласно распоряжению основателя, в больнице постоянно оставлялись 100 бесплатных мест для детей из бедных семей.
В 1881 году на средства П. Г. фон Дервиза при больнице началось строительство церкви Живоначальной Троицы. Храм был построен по проекту академика архитектуры А. П. Попова в стиле русских храмов XVII века. 1 июня 1883 года церковь была освящена. В её нижней части располагалась семейная усыпальница фон Дервизов. Постройка храма стоила 225 000 рублей, а внутреннее убранство обошлось в 300 000 рублей. Снаружи стены храма были украшены цветными изразцами, внутренняя отделка включала итальянский мрамор и красное дерево из Швейцарии. Утварь, изготовленная по рисункам профессора Гримма, была привезена из Лугано.
В советский период, 24 мая 1924 года, было опубликовано распоряжение о ликвидации всех домовых церквей при больницах, в связи с чем Троицкая церковь была закрыта как культовое учреждение. Однако само здание храма не было снесено, разрушена была только ограда. В последующие годы здание использовалось в качестве лекционного зала, склада и общежития. В результате пожара были уничтожены остатки внутренней отделки. К 1969 году в подвале храма была устроена больничная бойлерная.
15 апреля 1994 года восстановленная церковь Троицы Живоначальной была вновь освящена. В 1995 году в ней были возобновлены богослужения. В настоящее время церковь открыта ежедневно, богослужения проводятся по воскресным и праздничным дням. Каждую пятницу в храме служат молебны о здравии детей, находящихся в больнице на излечении. Согласно желанию родителей, в стационаре проводятся таинства причащения детей и крещения тяжело больных новорождённых в отделении реанимации.
