La historia de la iglesia de la Santa Trinidad estuvo inicialmente relacionada con las dramáticas relaciones entre los viejos creyentes y las autoridades. Como señala B.M. Meshcheryakov en su "Esbozo histórico de Kyshtym", la parroquia de la Santa Trinidad fue oficialmente reconocida como unitaria, es decir, incluyó a creyentes que anteriormente se habían apartado del ortodoxismo, pero luego decidieron regresar al seno de la Iglesia Ortodoxa con derechos de unitarismo. Tal iglesia protegía a los antiguos creyentes de las persecuciones que se reanudaron bajo Nicolás I, aunque no todos los viejos creyentes se unieron a ella.

El templo de piedra con tres altares fue construido entre 1847 y 1849 por iniciativa de los fabricantes Zotov, quienes eran viejos creyentes, pero comprendían la importancia política de la nueva iglesia. El nombre del arquitecto es desconocido; probablemente, los Zotov utilizaron un proyecto estándar, ya que en ese momento se enviaban recomendaciones sobre la construcción de iglesias con planos adjuntos a las diócesis.

El estatus unitarista de la iglesia de la Santa Trinidad no atrajo a muchos feligreses. En 1911, el obispo de Ekaterimburgo e Irbit, Mitrofan, al visitar la iglesia, escribió que los feligreses no mostraban un amor especial por asistir al templo, y el servicio en tales parroquias era un sacrificio para el clero. En la parroquia reinaban desacuerdos debido a diversas costumbres.

Durante la época soviética, la iglesia, al igual que muchas otras estructuras de culto, fue cerrada a principios de la década de 1930, y el edificio fue entregado a una fábrica mecánica. En 1934, se organizó aquí un club llamado en honor a Kirov, donde se llevaban a cabo reuniones y se proyectaban películas. Más tarde, el club albergó un museo de la fábrica. No quedó nada de los utensilios de la iglesia, excepto una losa de hierro fundido con la fecha de construcción del templo, que ahora se conserva en el museo de la fábrica de Kyshtym. Existe una leyenda de que en 1935, cuando se retiraban las campanas, una de ellas rodó al agua y aún yace en el fondo del estanque de la fábrica. Luego se desmontaron los tamboriles de la cúpula, y la iglesia cambió su apariencia.

Durante la Gran Guerra Patria, el "templo-club" se convirtió en un lugar desde donde los habitantes de Kyshtym partían al frente. Aquí se llevaban a cabo despedidas con la armónica de los soldados, después de lo cual los voluntarios se dirigían a la estación. Después de la guerra, el club continuó siendo un centro de vida cultural, se llevaban a cabo bailes y funcionaban círculos creativos. La famosa actriz Inga Oboldina recuerda que la entrada al club era a través del antiguo altar. Ahora, al restaurar el templo, la gente parece pedir perdón por esto.