Согласно историческим данным, первоначально на этом месте существовала деревянная церковь, построенная прихожанами.В 1881 году на её месте была возведена каменная Троицкая церковь, освящённая в том же году.В 1903 году вокруг церкви была сооружена каменная ограда, что подчёркивало её статус и значение для местного населения.
Архитектурно храм представляет собой образец Русской Православной Церкви конца XIX века. Каменное здание отличается монументальностью и строгими формами, характерными для того периода. Колокольня, являющаяся неотъемлемой частью комплекса, гармонично сочетается с основным объёмом сооружения.
В 1937 году, в день празднования Тихвинской иконы Божией Матери, село Горелец подверглось сильному пожару, в результате которого большая часть населённого пункта была уничтожена. Несмотря на это, Троицкая церковь уцелела и продолжила функционировать. Благодаря поддержке прихожан храм не был закрыт, и богослужения в нём проводились приглашёнными священниками.
В 1988 году в церкви состоялась служба, которую провёл епископ Василий (Родзянко).
В 1989 году группа семей из Москвы, во главе с рукоположенным в Троицкую церковь священником Андреем Ворониным, предприняла попытку создать в Горельце православную общину, стремясь жить исключительно своим трудом. Однако часть общинников покинула деревню уже к началу зимы.
В августе 1990 года в Горельце был организован лагерь скаутской организации российских юных разведчиков (ОРЮР). В память об этом событии скаутской дружиной города Костромы в 2000 году был установлен памятный крест.
