Первоначально, в 1699 году, в Таганроге была построена деревянная церковь во имя Святой Троицы, ставшая первой церковью в городе. Её освящение состоялось 1 сентября того же года, и, по имеющимся данным, на церемонии присутствовал Пётр I. Церковь располагалась на высоком берегу между современным памятником Петру Первому и маяком, обслуживая гарнизон крепости. После разрушения Таганрогской крепости в 1711 году по условиям Прутского договора церковь была разобрана и перевезена в Бахмут, где просуществовала до 1745 года.
В 1769 году, после возвращения Таганрога России, было получено благословение на строительство нового храма с тремя престолами: Святой Троицы, апостолов Петра и Павла и великомученицы Екатерины. Однако из-за недостатка средств был возведён временный храм, который впоследствии был заменён на более прочную деревянную церковь на каменном фундаменте, освящённую в 1785 году во имя Архангела Михаила. В 1879 году, по указу Святейшего Синода, эта церковь была переосвящена во имя Святой Троицы и стала известна как Троицкая церковь. В 1884 году завершилась её капитальная реконструкция, после чего храм стал каменным сооружением.
В 1922 году церковная утварь была реквизирована советскими властями, а в 1930 году храм был закрыт и переоборудован в кооперативный рынок, затем в мастерскую, а впоследствии полностью разрушен. На протяжении длительного времени на месте храма сохранялся лишь фундамент.
В 2000 году в газете «Таганрогская правда» было опубликовано обращение представителей творческой интеллигенции города с призывом к созданию православного прихода в микрорайоне «Русское поле» для духовного возрождения и решения социальных проблем. Эта инициатива получила поддержку Русской Православной Церкви, и в 2001 году было принято решение о строительстве нового храма во имя Святой Живоначальной Троицы. 8 июня 2003 года состоялась закладка и освящение места под строительство храма. 25 мая 2004 года был установлен иконостас, а 30 мая того же года, в день Святой Троицы, было совершено первое богослужение. 3 июля 2004 года храм был освящён с молитвой обновления, и 4 июля в нём была совершена первая Божественная литургия.
В 2005 году при храме было построено трёхуровневое здание духовного центра, в котором с 2007 года проводятся занятия детских групп по изучению Закона Божия, церковного пения, иконописи, а также лекции по Священному Писанию и истории Церкви. Кроме того, при приходе функционирует центр военно-патриотической подготовки молодёжи «Пересвет», в котором более 200 подростков проходят обучение, направленное на формирование духовно-нравственных ориентиров и подготовку к службе в вооружённых силах Российской Федерации.
Архитектурно храм представляет собой современное кирпичное здание с золотыми куполами, выполненное в традициях русского православного зодчества. Внутреннее убранство храма включает иконостас, выполненный в каноническом стиле, и росписи, соответствующие православной традиции.
