Первое упоминание о храме на этом месте относится к XVII веку. Изначально здесь находилась деревянная церковь, посвящённая Живоначальной Троице. В 1696 году, по инициативе и на средства окольничего Автонома Иванова, началось строительство каменного храма в стиле московского барокко. Строительство было завершено в 1703 году, и храм стал одним из ярких образцов архитектуры того периода.
Архитектурный облик храма характеризуется традиционной для того времени композицией: четырёхстолпный одноглавый храм с пятигранной апсидой и трапезной, к которой примыкает трёхъярусная колокольня. Фасады украшены декоративными элементами, характерными для стиля «нарышкинское барокко», включая кокошники, пилястры и резные наличники.
В XVIII веке храм неоднократно подвергался перестройкам и обновлениям. В 1770-х годах была расширена трапезная часть, добавлены приделы во имя святителя Николая Чудотворца и преподобного Сергия Радонежского. В 1820-х годах, по проекту архитектора Осипа Бове, была проведена реконструкция колокольни, в результате которой она приобрела черты классицизма.
В XIX веке храм продолжал оставаться центром духовной жизни района. При нём действовали церковно-приходская школа и благотворительные учреждения. В этот период были обновлены внутренние росписи, создан новый иконостас, а также приобретены ценные предметы церковной утвари.
После революции 1917 года храм, как и многие другие религиозные учреждения, подвергся гонениям. В 1929 году он был закрыт, а его здание передано различным государственным учреждениям. Внутреннее убранство было утрачено, многие иконы и ценности исчезли. В последующие десятилетия здание использовалось под склады, мастерские и другие нужды, что привело к значительным повреждениям и утратам.
В 1990-х годах, в период возрождения духовной жизни в России, начались работы по восстановлению храма. В 1994 году здание было передано Русской Православной Церкви, и в нём возобновились богослужения. Восстановительные работы проводились при активном участии прихожан, представителей МГОУ и благотворителей. Были воссозданы утраченные элементы архитектуры, восстановлены внутренние росписи и иконостас.
Сегодня храм Троицы Живоначальной при МГОУ является действующим православным приходом. При нём функционируют воскресная школа, библиотека и различные образовательные программы. Храм также служит духовным центром для студентов и преподавателей университета, способствуя укреплению нравственных и культурных ценностей.
