Первый храм в селе Черный Ануй был построен в 1853 году как походная церковь Алтайской духовной миссии. Средства на строительство предоставила вдова телеута Анна Тедюнекова в память о муже Максиме Баксарине, убитом местными алтайцами. Храм освятили в честь Святой Троицы. В 1856 году при миссионерском стане, основанном иеромонахом Акакием, началось переселение крещеных киргизов и алтайцев, что способствовало развитию селения.
В 1883 году на средства чиновника Феодора Голубева началось строительство нового храма. Закладка состоялась 2 октября 1883 года, освящение - 6 июня 1886 года епископом Макарием (Невским). Храм возвели из лиственницы, но из-за конструктивных недостатков в начале XX века его перестроили на средства местного попечительства. Повторное освящение состоялось в 1907 году епископом Бийским Иннокентием (Соколовым).
После революции 1917 года храм закрыли. Здание сгорело в начале 2000-х годов. В 2006 году на его месте построили новую церковь в честь Святой Троицы. Строительство велось под руководством Миссионерского отдела Барнаульской епархии. Архитектурные решения сохранили традиции алтайского миссионерского зодчества с элементами сибирского храмового стиля.
Приходская жизнь в XIX веке сопровождалась активной миссионерской деятельностью. В 1875-1877 годах иеромонах Тихон обратил в христианство 53 инородца. В 1892 году открылось приходское попечительство, в 1894 году купец Т.А. Дунаев построил здание церковно-приходской школы, где в 1896-1897 годах обучалось 73 ребенка. Закон Божий преподавал священник Матвей Турбин.
Храм играл важную роль в христианизации местного населения. По данным 1886 года, в селе проживало 278 православных мужчин и 232 женщины. Церковная утварь формировалась за счет пожертвований бийских купцов Хабаровых, Мальцевых, барнаульского купца Чанцова и других благотворителей. В архитектурном облике сочетались простота форм, характерная для миссионерских построек, и традиционные элементы православного храмостроительства.