Село Внуково, известное также как Елпатьевское, впервые упоминается в исторических документах в 1531 году, когда удельный князь Юрий Иванович передал его в дар Троицкому Калязинскому монастырю. До этого село принадлежало роду Болотниковых и было выкуплено князем Юрием Ивановичем. В селе существовала деревянная церковь, посвящённая святому Ипатию Гангрскому, что отразилось в одном из названий села — Елпатьевское.
Во время Смутного времени деревянная церковь была разрушена, и в 1633 году на её месте была построена новая церковь во имя святого Евпатия. В 1756 году на средства прихожан была возведена очередная деревянная церковь. Однако к концу XIX века возникла необходимость в строительстве более вместительного и долговечного каменного храма.
В 1876 году был разработан проект нового каменного храма архитектором Иваном Петровичем Петровым (Ропетом). Строительство началось в 1877 году с закладки трапезной и колокольни, которые были завершены в 1883 году. В 1884 году приступили к возведению основного объёма храма, и в 1893 году строительство было полностью завершено.
Архитектурно Троицкий храм представляет собой монументальное здание в стиле псевдорусской архитектуры, вдохновлённое образцами XVI века. Основной объём храма — кубический четверик с позакомарным покрытием, увенчанный пятью луковичными главами на барабанах. К зданию примыкает трапезная, соединяющая его с четырёхъярусной колокольней, завершённой высокой восьмигранной крышей с кокошниками и малой главкой. В храме имеются два придела: Ипатьевский и Макарьевский.
В советский период, в 1930-х годах, храм был закрыт, а его здание использовалось колхозом «Колос» в хозяйственных целях. В 1975 году был составлен паспорт научного учёта церкви.
В 1997 году храм был передан Русской Православной Церкви. В 2000 году было принято решение о создании при Внуковской церкви подворья Александро-Невского женского монастыря, расположенного в селе Маклаково Талдомского района. В 2011 году Внуковская церковь вновь обрела статус приходской.
В настоящее время Троицкий храм продолжает функционировать как приходской, являясь духовным центром для жителей села Внуково и окрестных населённых пунктов. При храме действует воскресная школа, проводятся регулярные богослужения и церковные мероприятия.
