Он расположен на территории Воронцовского парка в Обручевском районе Юго-Западного административного округа столицы и относится к Андреевскому благочинию Московской епархии Русской Православной Церкви.
Здание храма было построено в середине XVIII века как садовый павильон усадьбы Воронцово. По архитектурной форме оно представляет собой восьмигранник с примыкающими крыльями, выполненный в стиле барокко. В 1807 году павильон был переоборудован в церковь, освящённую во имя Живоначальной Троицы. В 1838 году к храму были пристроены двухъярусная колокольня и придел во имя преподобного Сергия Радонежского. Тогда же к югу от храма было устроено кладбище, тянувшееся вдоль Старого Калужского шоссе по направлению к парадному въезду в усадьбу.
В 1928 году храм был закрыт, колокольня разрушена, а кладбище ликвидировано. Здание использовалось под мастерские, склад и завод игрушек. К 1980-м годам храм находился в руинированном состоянии, полностью утратив купол и части фасада.
В 1990 году началась реставрация храма, в ходе которой были восстановлены колокольня и одна из стен. Богослужения возобновились 23 мая 1990 года. Первая после длительного перерыва Божественная литургия прошла 1 октября 1991 года.
