Храм Троицы Живоначальной в селе Малый Толкиш был возведен в период с 1890 по 1916 годы. Строительство осуществлялось по проекту архитектора Е.А. Островского, при этом трапезная и колокольня были спроектированы епархиальным архитектором Ф.Н. Малиновским. Храм выполнен в стиле эклектики с элементами русского стиля, что характерно для церковной архитектуры конца XIX — начала XX века.
Финансирование строительства осуществлялось за счет пожертвований местных крестьян, включая Е.С. Астанина и И.Г. Новичкова, а также купцов Евдокима Гавриловича и Степана Ивановича Барановых, Ивана Ивановича Стахеева. Значительную поддержку оказал Стахеевский комитет. Храм был освящен в честь Святой Троицы, а его придел — во имя преподобного Сергия Радонежского.
После революции 1917 года храм был закрыт, как и многие другие церковные учреждения в Советской России. Впоследствии здание было возвращено Казанской епархии, и в нем возобновились богослужения. Архитектурный облик храма сохранил черты, характерные для периода его постройки, включая элементы декоративного убранства и планировочные решения.
В середине XX века храм был запечатлен на фотографиях, которые ныне хранятся в фондах Чистопольского государственного историко-архитектурного и литературного музея-заповедника. Эти материалы свидетельствуют о сохранности основных архитектурных форм храма, несмотря на период запустения.