Храм Троицы Живоначальной в селе Новотроицкое Долгоруковского района Липецкой области был возведен в период с 1809 по 1819 год. Строительство осуществлялось на средства генерал-лейтенанта Петра Андриановича Позднякова, владевшего здешними землями. Прошение о строительстве храма было подано в 1809 году, однако работы временно приостанавливались в связи с событиями Отечественной войны 1812 года.
Архитектурный ансамбль включает в себя бесстолпный храм в стиле классицизма и отдельно стоящую пятиярусную колокольню с высоким шпилем. Первоначально комплекс окружала ограда в форме круга с калитками и арочным проемом в колокольне. Кубический объем храма завершается световым барабаном с куполом и глухой главкой. Фасады украшены портиками коринфского ордера, частично утраченными к настоящему времени.
Внутреннее пространство храма первоначально включало три престола: главный во имя Живоначальной Троицы и боковые приделы Николая Чудотворца и мученика Петра темничного ключаря. Перед главным престолом находился редкий круглый иконостас, оформленный в виде часовни. Под храмом располагались обширные подвалы и два склепа, в одном из которых был захоронен основатель храма П.А. Поздняков.
В советский период храм был закрыт, а склепы разорены. В годы Великой Отечественной войны здание пострадало от пожара. Усадебные постройки, находившиеся рядом с храмом, были полностью утрачены к середине XX века. В 2016 году начались работы по восстановлению храма, переданного Липецкой епархии Русской Православной Церкви.
Архитектурное решение храма имеет сходство с работами школы В.В. Растрелли. Некоторые исследователи предполагают возможное участие в проекте архитектора И.Е. Старова или орловского губернского архитектора И.О. Петонди, однако документальных подтверждений этому не обнаружено. Колокольня храма демонстрирует композиционное сходство с колокольней усадебной церкви в имении Никольское-Гагарино Московской губернии.