Строительство храма началось в 1857 году и было завершено в 1865 году. Архитектором выступил В.В. Стайновский. Церковь была возведена в русско-византийском стиле, с использованием кирпича. Стены здания были оштукатурены как снаружи, так и изнутри. Внутреннее убранство включало росписи, однако в настоящее время от них ничего не сохранилось. Церковь имела один купол и колокольню, которая впоследствии была разрушена.
Согласно данным архиепископа Димитрия (Самбикина), в середине 1880-х годов церковь в слободе Криница была каменной, имела один штат и 34 десятины пахотной земли. Приход насчитывал около 600 душ. По данным Воронежской епархии за 1900 год, в штате церкви числились священник и псаломщик, а приход включал 180 дворов с населением 1408 человек.
В советский период церковь подвергалась разрушению. В 1980-х годах обрушился свод центральной части здания. Колокольня была разрушена, а здание использовалось как зерносклад. Документы о балансовой принадлежности здания не сохранились.
Постановлением администрации Воронежской области № 850 от 14 августа 1995 года церковь Троицы Живоначальной в селе Криница была признана объектом исторического и культурного наследия областного значения.
В настоящее время храм находится в полуразрушенном состоянии и остро нуждается в восстановлении и реставрации. Он входит в федеральную программу консервации на сезон 2024 года.