История храма начинается с 1730 года, когда на этом месте была построена первая деревянная церковь. В 1812 году было начато строительство каменного храма, завершённое в 1824 году. Храм был освящён в честь Святой Живоначальной Троицы, а также имел придел в честь Рождества Христова. Архитектурно здание выполнено в стиле классицизма и отличается уникальной овальной формой, что является редкостью для культовых сооружений Восточной Сибири .
При храме функционировала библиотека, насчитывавшая 327 томов, включая архиерейские грамоты 1735 и 1780 годов, а также Библию с гравюрами 1830 года. В начале XX века село Частоостровское являлось крупным волостным центром с развитой инфраструктурой, включая почту, телеграф, лечебницу и школы .
В 1930-х годах храм был закрыт, и с его колокольни был снят колокол. В 1960-х годах здание частично разобрали на строительные материалы. В последующие десятилетия храм находился в запустении и разрушении.
В 1990 году храм был признан объектом культурного наследия регионального значения. В 2009 году началась реставрация храма, инициированная частной компанией и поддержанная местными жителями. В ходе восстановительных работ были восстановлены стены, купола, колокольня и внутреннее убранство храма .
В 2014 году на территории храма был установлен памятник героям Первой мировой войны, ставший первым подобным мемориалом за Уралом. Идея создания памятника принадлежала местному жителю, а реализация проекта была поддержана епархией и администрацией сельского совета .
