La iglesia de madera de la Santa Trinidad en las Colinas de Vorobyovy se menciona por primera vez en documentos del siglo XV, en el testamento de la princesa Sofía Vitovtovna, esposa de Vasili I y madre de Vasili II, quien poseía la aldea de Vorobyovo. Hasta principios del siglo XIX, cerca se encontraba el Palacio de Vorobyovy, que servía como residencia de verano para los príncipes, zares e imperadores de Moscú. El templo de madera fue reconstruido en varias ocasiones, hasta que a principios del siglo XIX comenzó la construcción de la iglesia de piedra, finalizada en 1811.

La iglesia de la Trinidad en las Colinas de Vorobyovy desempeñó un papel en los eventos de la Guerra Patriótica de 1812. Antes de un importante consejo en Filí, M.I. Kutuzov visitó Vorobyovo y rezó en la iglesia local.

Es interesante que la aldea vecina de Goleniщevo, ubicada en la actual calle Mosfilmovskaya, pertenecía a los metropolitas de Kiev y Moscú. Aquí, el metropolita Ion curó al boyardo Vasili Kutuzov, lo que se refleja en uno de los íconos de la iglesia local, también consagrada en honor a la Santa Trinidad. Este evento está relacionado con el apellido doble de Mikhail Illarionovich, Goleniщev-Kutuzov.

Según la leyenda, Napoleón, al retirarse, admiró la vista de Moscú desde las Colinas de Vorobyovy. Durante la ocupación francesa de Moscú, la iglesia de la Trinidad no sufrió daños: no fue saqueada ni incendiada, y su decoración permaneció intacta. En 1813 y 1814 se consagraron las capillas del templo, que no se habían podido completar antes de la guerra.

La iglesia de la Santa Trinidad en las Colinas de Vorobyovy también evitó la destrucción en el siglo XX. El poder soviético no la tocó, aunque en 1917 había un punto bolchevique cerca que bombardeaba el Kremlin. La iglesia no fue cerrada ni siquiera durante los años de lucha contra la religión y durante la construcción del nuevo edificio de la Universidad Estatal de Moscú. Aquí continuó el repique de campanas, lo que era una rareza en la época soviética. Se han conservado raros íconos de los siglos XVII y XIX. Hoy en día, el templo se ve casi igual que en los tiempos en que rezaba Kutuzov.