Храм Троицы Живоначальной в селе Новобирилюссы первоначально был построен в селе Северный Катык Бирилюсской волости в 1913 году и освящен во имя святителя Николая Чудотворца. Здание представляло собой одноглавый четверик с пятигранной апсидой, шатровой колокольней и притвором. Храм функционировал до середины 1920-х годов, после чего село пришло в упадок, и церковь оставалась заброшенной.
В 1998 году деревянное здание храма было перевезено в село Новобирилюссы, где начались реставрационные работы под руководством П. С. Коткова. В ходе реконструкции сооружение приобрело форму типового однопрестольного храма с тремя куполами и колокольней. Общая площадь здания составила 90 квадратных метров. В 2001 году храм был освящен в честь Святой Троицы архиепископом Красноярским и Енисейским Антонием.
Первоначальное местоположение храма в селе Северный Катык связано с историей заселения Бирилюсского района. Перемещение культового сооружения в районный центр отражает процессы возрождения церковной жизни в постсоветский период. Архитектурные изменения, произведенные при реконструкции, характерны для практики адаптации исторических церковных зданий к современным нуждам приходов.
Храм представляет собой пример деревянного церковного зодчества начала XX века, сохранившегося благодаря переносу и реставрации. Конструктивные особенности первоначального сооружения демонстрируют традиционные приемы сибирского храмового строительства периода поздней Российской империи.