Первоначально на этом месте находилась деревянная церковь, построенная в XVII веке. Согласно преданию, её возведение было связано с обетом купца, спасшегося от шторма на озере Селигер в день праздника Троицы. Деревянный храм просуществовал до 13 мая 1846 года, когда он сгорел. После пожара прихожане обратились в духовную консисторию с просьбой о разрешении на строительство нового каменного храма. Из-за ограниченных финансовых возможностей прихода была выдана "сборная книга" для сбора пожертвований. Строительство каменной церкви началось в 1848 году и завершилось в 1852 году. Подрядчиком выступил осташковский мастер Павел Сергеевич Толстяков. Ктитором храма был капитан 2 ранга Василий Павлович Шишмарёв.
Архитектурно храм представляет собой здание, сочетающее элементы позднего классицизма и псевдовизантийского стиля. Особенностью являются высокие арки порталов, придающие зданию лёгкость и воздушность. Храм расположен на узком перешейке между Троицким и Волоховщинским плёсами озера Селигер, что делает его заметным ориентиром в окружающем пейзаже. Внутреннее убранство включало деревянный иконостас, украшенный резьбой и позолотой, а также пять колоколов, крупнейший из которых весил 65 пудов и был отлит в 1880 году.
В 1873 году в храме была установлена духовая печь, в 1879 году крышу покрыли железом, а в 1891 году провели её ремонт. Внутренние ремонтные работы осуществлялись в 1881 и 1898 годах. В 1896 году были установлены новые печи и окрашены стены. В 1903 году вокруг кладбища была возведена ограда, а к югу от храма находилась церковно-приходская школа.
В начале XX века приход включал деревни Климова Гора, Чистославец, Бородино, Задубье, Волоховщина, Сальниковщина, Степановщина, Ласкаревщина, Запольки, Подполье, Лучки и Заузье, с общим населением более 2000 человек. В 1914 году в храме служили священник, диакон и псаломщик.
В советский период храм был закрыт и использовался сначала как конюшня, затем как склад. Здание пришло в полуразрушенное состояние, однако было включено в список объектов культурного наследия Осташковского района. В 2014–2017 годах проведены восстановительные работы, и 21 января 2017 года состоялось первое богослужение после длительного перерыва.
