В середине XIX века село Троицкое Бронницкого уезда Московской губернии переживало значительный рост населения, обусловленный развитием промышленности, в частности, бумагопрядильной фабрики, принадлежавшей братьям Малютиным. Существовавшая тогда церковь не могла вместить всех прихожан, что побудило местных жителей обратиться в 1846 году к митрополиту Московскому и Коломенскому Филарету (Дроздову) с просьбой о строительстве нового каменного храма во имя Святой Троицы.
Строительство храма велось с 1852 по 1855 годы на средства купцов Малютиных при участии княгини Анны Александровны Голицыной, владевшей имением Раменское. Архитектурный проект выполнил архитектор Аркадий Яковлевич Целеров. Новый храм был пятиглавым, выполненным в русско-византийском стиле, и имел три престола: главный — в честь Святой Живоначальной Троицы, а боковые — во имя апостолов Петра и Павла и святителя Николая.
С ростом населения и развитием промышленности возникла необходимость расширения храма. В 1886–1889 годах по проекту того же архитектора А. Я. Целерова к церкви была пристроена шатровая колокольня в русском стиле с боковыми притворами. В результате расширения в главном храме сохранились Петропавловский и Никольский приделы, а в новой пристройке появились приделы Успения Пресвятой Богородицы и Архангела Михаила.
В приход Троицкой церкви входили село Раменское и близлежащие деревни: Клишева, Дергаево, Игумново, Дементьево, Донино и Поповка. Храм стал центром духовной жизни для местного населения, объединяя верующих в важные моменты их жизни.
В 1938 году, в период гонений на церковь, храм был закрыт. Здание подверглось разграблению: иконы сожгли, купола с крестами и колокола сбросили. Весь причт храма, включая старосту, был арестован и расстрелян. После Великой Отечественной войны в здании храма располагались пивоваренный завод, макаронная фабрика и цех безалкогольных напитков. В 1950-х годах были разобраны пятиглавие и верхний ярус колокольни.
Восстановление Троицкого храма началось в 1989 году. К зиме 1990 года верующие могли находиться внутри здания, где в южном приделе Михаила Архангела начались богослужения. При восстановлении вместо прежнего пятиглавия был сооружён один большой купол. В начале 2010 года был проведён косметический ремонт здания и полностью перекрашен фасад.
