Die hölzerne Kirche der Heiligen Dreifaltigkeit auf den Sperlingsbergen wird erstmals in Dokumenten des 15. Jahrhunderts erwähnt, im Testament der Fürstin Sofia Witowtowna, der Frau von Wasilij I. und der Mutter von Wasilij II., die das Dorf Sperlingsberg besaß. Bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts befand sich in der Nähe der Sperlingspalast, der als Sommerresidenz für die Moskauer Fürsten, Zaren und Kaiser diente. Der hölzerne Tempel wurde mehrfach umgebaut, bis im frühen 19. Jahrhundert der Bau einer Steinkirche begann, der 1811 abgeschlossen wurde.

Die Dreifaltigkeitskirche auf den Sperlingsbergen spielte eine Rolle in den Ereignissen des Vaterländischen Krieges von 1812. Vor einem wichtigen Rat in Filjow besuchte M.I. Kutuzov Sperlingsberg und betete in der örtlichen Kirche.

Interessant ist, dass das benachbarte Dorf Goleniščevo, das sich im Bereich der heutigen Mosfilmovskaja-Straße befindet, den Kiewer und Moskauer Metropoliten gehörte. Hier heilte Metropolit Jona den Bojaren Wasilij Kutuzov, was auf einem der Ikonen in der örtlichen Kirche, die ebenfalls der Heiligen Dreifaltigkeit geweiht ist, festgehalten ist. Dieses Ereignis ist mit dem Doppelnamen von Michail Illarionowitsch, Goleniščevo-Kutuzov, verbunden.

Der Legende nach bewunderte Napoleon, während er sich zurückzog, den Blick auf Moskau von den Sperlingsbergen. Während der französischen Besetzung Moskaus blieb die Dreifaltigkeitskirche unbeschädigt: sie wurde nicht geplündert oder verbrannt, und die Ausstattung blieb unberührt. In den Jahren 1813 und 1814 wurden die Nebenaltäre der Kirche geweiht, die vor dem Krieg nicht fertiggestellt werden konnten.

Die Kirche der Heiligen Dreifaltigkeit auf den Sperlingsbergen entging auch im 20. Jahrhundert Zerstörungen. Die sowjetische Macht griff sie nicht an, obwohl sich 1917 in der Nähe ein Punkt der Bolschewiken befand, der den Kreml beschoss. Der Tempel wurde selbst in den Jahren des Kampfes gegen die Religion und beim Bau des neuen Gebäudes der MGU nicht geschlossen. Hier läuteten weiterhin die Glocken, was in der sowjetischen Zeit eine Seltenheit war. Es sind seltene Ikonen aus dem 17. und 19. Jahrhundert erhalten geblieben. Heute sieht der Tempel fast so aus wie zu den Zeiten, als Kutuzov darin betete.