Строительство храма было инициировано местным фабрикантом Степаном Липиным, владельцем ленточно-ткацкой фабрики в Балобаново. Возведение церкви началось в 1899 году и завершилось в 1903 году. Архитектором проекта выступил Тихон Иванович Семёнов (1861–1909), известный своими работами в области храмового зодчества.
Архитектурный облик Троицкого храма выделяется своей уникальностью. Здание выполнено из красного кирпича в стиле эклектики с элементами византийских, древнерусских и закавказских мотивов. Особенно примечателен гранёный барабан с приземистым ребристым шатром, характерный для закавказской архитектуры. К основному объёму примыкают апсида и западный притвор со звонницей одноярусной с тремя проёмами. Южный и северный фасады храма имеют фигурное завершение и декорированы узкими окнами, расположенными полукругом. Фигурная кирпичная кладка и декоративные элементы придают зданию особую нарядность.
Храм был трёхпрестольным: главный престол посвящён Святой Троице, а приделы — Покрову Пресвятой Богородицы и Успению Пресвятой Богородицы.
В 1929 году, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт. Внутреннее убранство было уничтожено, фасады и звонница сильно пострадали.
В 1992 году здание храма было передано общине верующих, после чего начались восстановительные работы. Однако реставрация проводилась с нарушением первоначального архитектурного замысла и в упрощённых формах.
В настоящее время Троицкий храм в Балобаново является действующим и продолжает служить духовным центром для местного населения.
