И. Романова на средства чистопольской купчихи Анастасии Степановны Остолоповской. Село Чистопольские Выселки было основано в 1860-х годах XIX века переселенцами из города Чистополя.
Архитектурно храм представлял собой кирпичное здание в стиле эклектики, характерное для церковного зодчества того периода. Первоначальный облик церкви включал в себя основные элементы, присущие православным храмам конца XIX века.
В начале XX века настоятелем храма был священник Сергей Лукич Воецкий, который в 1903 году написал рукопись «История храма и прихода Святой Троицы села Чистопольские Выселки». В последующие годы, в период советской власти, храм был закрыт, и его здание использовалось не по прямому назначению.
В 2013 году была завершена настенная роспись храма. В настоящее время храм действует, богослужения совершаются по воскресным и праздничным дням. При храме функционируют воскресная школа и социальная служба.