Первое упоминание о храме на этом месте датируется 1617 годом, когда в дозорной книге отмечен погост с деревянным храмом во имя Живоначальной Троицы, сооружённым в шатровом стиле, и тёплым храмом Пресвятой Богородицы.К погосту были приписаны более десятка окрестных деревень, что подчёркивает его важность как религиозного центра того времени.
В 1620 году Солтановская волость была пожалована Артемию Ивановичу Измайлову, известному воеводе, возглавлявшему в 1611 году Суздальское ополчение. После его казни в 1634 году земли вернулись в казну. В последующие годы владельцами вотчин в Солтановской волости были представители знатных родов, включая князей Мещерских, Оболенских и дворян Волковых.
В 1790 году на месте старых деревянных храмов была возведена кирпичная церковь Троицы Живоначальной — первое каменное здание на территории нынешнего Нейского района. Строительство каменного храма отражало стремление прихожан создать более долговечное и просторное сооружение для удовлетворения религиозных потребностей растущего населения.
К концу XIX века Солтаново стало крупным селом с развитой экономикой, включающей сплав леса, гончарный промысел и шитьё одежды, преимущественно епанчей. На площади перед храмом проводились еженедельные базары, а на Троицу — ярмарки. В 1894 году в Солтанове были построены две часовни в память кончины Александра II: одна деревянная на кладбище, другая каменная при въезде в село.
В 1908 году на средства крестьянина Ивана Александровича Шешина под наблюдением губернского инженера Л.А. Треберта в церкви было устроено калориферное отопление, что улучшило условия для проведения богослужений в холодное время года. В этот период при храме числилось 2855 прихожан.
В советский период, между 1939 и 1941 годами, церковь была закрыта, что привело к постепенному ухудшению её состояния. К настоящему времени утрачена крыша трапезной, разобрано крыльцо с тамбуром перед южным фасадом. Сохранявшийся до начала 1980-х годов золочёный иконостас в стиле барокко был перевезён в храм села Хмелита Смоленской области, в музей А.С. Грибоедова.
