Согласно историческим данным, первое упоминание о поселении на территории современного села Малотроицкое относится ко второй половине XVII века, когда была основана слобода Котельная Плота. В начале XVIII века эти земли были переданы графу Орлову-Давыдову. В 1826 году в слободе была завершена постройка каменного храма Святой Троицы, инициатором строительства которого стал князь Трубецкой, чья усадьба находилась в Ольшанке. Кирпич для строительства приобретался у князя Кочубея, на каждом кирпиче была отпечатана буква «К». Кладка производилась на извести с добавлением яичного белка. Колокола для храма были отлиты в Туле, самый большой из них весил 102 пуда (около 1650 кг). Вокруг храма была возведена кирпичная ограда с просветами, внутри которой были посажены липы. В северном углу ограды располагался дом с двумя комнатами: в одной части жил сторож церкви со своей семьей, он же был и звонарем; в другой находилась классная комната церковно-приходской школы. Рядом с этим зданием располагался дом священника. Вокруг храма сформировался приход, включавший хутора Хитрово, Славянка, Петровский и Васильевка. С возникновением церкви в слободе была открыта церковно-приходская школа, которая в 1907 году была преобразована в земскую. В этой школе в основном обучались дети состоятельных жителей села.
В период советской власти храм был закрыт, а его здание утратило свое первоначальное предназначение. В последующие десятилетия здание храма пришло в упадок и было разрушено.
В начале XXI века, по инициативе местных жителей и при поддержке благотворителей, было принято решение о строительстве нового храма на месте утраченного. Строительство деревянного храма началось в 2010 году и было завершено в 2012 году. 8 ноября 2012 года состоялось освящение нового Свято-Троицкого храма. Чин освящения совершил архиепископ Белгородский и Старооскольский Иоанн, после чего была проведена первая Божественная литургия в новом храме. Во время торжественного акта передачи храма Белгородской и Старооскольской епархии архиепископ Иоанн вручил попечителям и благотворителям архиерейские грамоты.