Село Большой Хомутец упоминается в документах 1627–1628 годов как «село Хомутец на речке Хомутовке за рекою Воронеж на нагайской стороне» и находилось во владении Чудова монастыря в Москве.
В 1818 году, по инициативе и на средства прихожан, в селе была построена каменная Троицкая церковь. Согласно документам Тамбовской епархии за 1876 год, Троицкий храм считался главным, приписными к нему были Архангельская церковь в Чечёрах и Васильевская в Лебедяжьем (ныне Лебяжье, утрачена). Священники из Большого Хомутца окормляли все эти три храма. В документах епархии 1893 года упоминаются приделы храма: правый — во имя Архангела Михаила, левый — во имя святителя Тихона Задонского.
В 1892 году церковь была перестроена на средства прихожан. Здание включает прямоугольный в плане двусветный основной объём храма с полуциркульной в плане апсидой, увенчанный восьмигранным световым барабаном, прямоугольную в плане трапезную в пять световых осей и примыкающую к ней с запада трёхъярусную колокольню с пристроенными к первому ярусу с севера и юга квадратными в плане объёмами притворов. Членение фасадов по горизонтали подчеркнуто линиями межэтажных и венчающих карнизов. Центральные ризалиты северного и южного фасадов прорезаны на уровне первого светового яруса дверными проёмами, оформленными наборными порталами с треугольными фронтонами. Прямоугольные с полуциркульным завершением оконные проёмы декорированы прямоугольными архивольтами. Световой барабан и колокольня обработаны по высоте трёх квадратных в плане ярусов пилястрами (во втором и третьем ярусах филёнчатыми). Арочные проёмы звона второго и третьего ярусов прорезаны по сторонам света. Световой барабан перекрыт восьмигранным куполом с малым глухим барабаном луковичной главки, колокольню венчает шпиль. Архитектура храма сочетает черты объёмно-пространственной композиции позднего классицизма с элементами стилевого декора эклектики.
