В 1792 году граф Николай Петрович Шереметев инициировал строительство Странноприимного дома — благотворительного учреждения, предназначенного для оказания медицинской помощи и приюта нуждающимся. Центральное место в этом комплексе было отведено храму во имя Живоначальной Троицы. Первоначальный проект здания разработал архитектор Елизвой Назаров, ученик Василия Баженова. Строительство велось с 1792 по 1807 годы, и 11 июля 1810 года состоялось торжественное открытие Странноприимного дома.
В 1803 году, после смерти супруги графа Шереметева, Прасковьи Жемчуговой, к проекту был привлечен архитектор Джакомо Кваренги. Под его руководством здание приобрело торжественный и монументальный облик. Перед Троицкой церковью была спроектирована открытая колоннада-полуротонда, а фасады украшены портиками тосканского ордера. Внутреннее убранство отличалось использованием белого мрамора и светло-зеленого уральского камня.
Храм Живоначальной Троицы имел два предела: во имя Николая Чудотворца и Дмитрия Ростовского, особо чтимых графами Шереметевыми. Строительство и содержание храма финансировалось из личных средств графа Шереметева, который внес на депозит 500 тысяч рублей и передал доходы от своих поместий в Тверской губернии на нужды Странноприимного дома.
В советский период храм был закрыт, а его помещения использовались для различных нужд, не связанных с религиозной деятельностью. В 1923 году на базе Странноприимного дома был организован Институт неотложной помощи имени Н.В. Склифосовского.
В январе 1992 года была зарегистрирована община храма во имя Троицы Живоначальной при Институте скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, и начался процесс восстановления храма. В настоящее время храм является действующим и входит в состав Сретенского благочиния Московской епархии.
Архитектурно храм представляет собой образец классицизма с элементами, характерными для творчества Кваренги. Центральное место занимает Троицкая церковь, над которой возвышается полукруглый бельведер. Парадный двор образуют два крыла-полукружия, составляющие в плане подкову. Перед церковью расположена торжественная полудуга открытой двойной колоннады. Фасады украшены портиками тосканского ордера, а внутреннее убранство отличается использованием мрамора и уральского камня светло-зеленого оттенка. Купол церкви расписан художником Д. Скотти, а в парадной колоннаде установлена скульптурная аллегория Милосердия.
