Село Троицкое возникло в 1630-е годы. В Переписной книге 1646 года оно упоминается как слобода при селе Романово Городище (ныне село Ленино). В тот период в слободе уже существовала Троицкая церковь, что впоследствии дало название селу. Археологические находки в окрестностях села свидетельствуют о наличии стоянок древнего человека, относящихся к эпохе бронзового века. До 1928 года село административно входило в состав Липецкого уезда Тамбовской губернии.
Деревянный храм на месте нынешнего каменного был построен в 1720 году и освящен во имя Пресвятой Троицы. В 1862 году на средства прихожан был возведен каменный храм с одним престолом. В документах Тамбовской епархии за 1876 год указано, что при храме числились настоятель и три священника. Приход насчитывал 1196 душ мужского пола и 1204 женского. Храму принадлежало 66 десятин пахотной и сенокосной земли.
В 1893 году штат храма состоял из настоятеля, диакона и двух псаломщиков. В земской школе села в конце XIX века обучалось 94 человека, в школе грамотности — 20. По данным 1911 года, в селе насчитывалось 577 дворов, 1831 душа мужского пола и 1846 женского. При храме действовали земская и церковно-приходская школы, церковно-приходское попечительство. Сохранились опись церковного имущества и метрические книги с 1783 года.
Приход был закрыт в 1921-1922 годах, церковные ценности изъяты, здание постепенно пришло в запустение. В здании церковно-приходской школы разместилась сельская школа, которая была разрушена в 1960-е годы. Известны имена священнослужителей храма, пострадавших от репрессий советской власти.
Восстановление храма началось в 1989 году. В 2005 году архиепископом Липецким и Елецким был освящен престол храма. В последующие годы проводились работы по восстановлению росписи, установке новых колоколов, замене окон, благоустройству территории. В 2011 году состоялось освящение креста, установленного на купол храма. При храме действует воскресная школа.
С 1992 года церковь является объектом исторического и культурного наследия регионального значения. В настоящее время в храме регулярно совершаются богослужения.
