Строительство храма началось в 1887 году на средства прихожан и купцов. Здание было каменным, отапливаемым, с каменной колокольней. В церкви было три престола: главный во имя Святой Живоначальной Троицы, правый — в честь Воздвижения Креста Господня и левый — во имя святителя Николая Чудотворца.
После революции 1917 года храм был закрыт в 1929 году. Колокольня и купола были разрушены. В здании разместились авиамоторный клуб, во время войны — госпиталь, а после войны — ремесленное училище, преобразованное в ПТУ № 1. В 1984 году здание храма было реконструировано, сделав его двухэтажным. К нему были пристроены новые здания, в которых разместился батальон МВД.
В 2000 году храм был возвращен верующим. Первый молебен отслужили 18 марта 2001 года в неделю Крестопоклонную Великого поста. 27 сентября 2001 года, в престольный праздник храма, состоялась первая Божественная литургия.
Архитектурно храм представляет собой кубический кирпичный четырёхстолпный храм в псевдорусском стиле с декоративным пятиглавием, сооружённый в 1872–1887 годах по проекту, близкому к типовым. Шатровая колокольня была пристроена в 1889 году. Храм был выстроен на средства купцов Брашниных и Д.И. Хлудова.
В настоящее время в храме ведется духовно-просветительская деятельность, организуются экскурсии для школьников, проводятся беседы с детьми в детских садах. Богослужения совершаются ежедневно согласно расписанию.
