История храма начинается с XVII века, когда на месте прежней деревянной церкви, разрушенной в Смутное время, в 1680 году была построена новая деревянная церковь во имя Живоначальной Троицы. В 1729 году граф Фёдор Самойлович Скавронский, владелец усадьбы Болычево, возвёл новую деревянную церковь с приделом Казанской иконы Божией Матери. Впоследствии село получило название Троицкое по имени храма.
В 1742 году императрица Елизавета Петровна пожаловала село Болычево графу Алексею Григорьевичу Разумовскому. После его смерти усадьба перешла к его брату, Кириллу Григорьевичу Разумовскому, который в 1784 году разделил своё имущество между детьми. Село Болычево досталось его сыну, Льву Кирилловичу Разумовскому.
В 1812 году Лев Кириллович Разумовский на свои средства построил каменную церковь во имя Живоначальной Троицы. Храм выполнен в стиле ампир и представляет собой кирпичное оштукатуренное здание. Двусветный четверик церкви увенчан световой ротондой, перекрытой куполом. С востока к нему примыкает полукруглый алтарь, с запада — трапезная и колокольня, от которой сохранились два нижних яруса. Боковые фасады храма украшены четырёхколонными ионическими портиками в антах, завершёнными полуциркульными фронтонами с тройными окнами в тимпанах. Декоративное убранство здания сдержанно.
В 1827 году художник Т. Любимов выполнил роспись купола храма, которая частично сохранилась до наших дней.
В советское время, в 1930-х годах, храм был закрыт. Верхний ярус колокольни был разрушен. Здание использовалось под склад химических удобрений и пестицидов, что привело к его запустению и постепенному разрушению.
До настоящего времени сохранились Троицкая церковь и кирпичный амбар, построенный в 1790-х годах. Усадебный дом был утрачен в середине 1990-х годов.
