El monumento no tiene fecha cronológica. La iglesia de la Trinidad se menciona por primera vez en 1571 en relación con el matrimonio del príncipe Iván Ivánovich. Desde finales de la década de 1560 hasta 1582, el sacerdote de la catedral fue el conocido compositor de la época de Iván el Terrible, Fiódor Kréstiánin.

Después de la intervención polaco-lituana, fue una de las cuatro iglesias que sufrieron en la corte del zar. En 1641, la iglesia vacía fue reparada y consagrada, y junto a ella se construyeron nuevos "palacios reales", la parte de madera del palacio. En 1680, la iglesia de la Trinidad fue reconstruida en una gran iglesia de monasterio.

En el lado oeste se le añadió una sala de dos columnas con un campanario de cúpula, la cúpula de la iglesia fue complementada con una bóveda octogonal, los altares fueron ampliados, y en la esquina sureste apareció un nuevo altar de Fiódor Estratilata, reemplazando el antiguo en la esquina noreste. Tras la finalización de la construcción, la iglesia de la Trinidad fue reconsagrada: su altar se trasladó a la vecina iglesia de Pokrovskaya (hoy catedral de la Trinidad), y el altar de la catedral, a la iglesia de la Trinidad.

Hasta la década de 1990, la datación de la iglesia de la Trinidad de cúpula se refería al segundo período de construcción de Sloboda, el tiempo de la estancia de Iván IV (de 1565 a 1582). La construcción podría haber comenzado antes de la llegada de Iván el Terrible, por lo que se aceptaron aproximadamente las décadas de 1560 o 1570. La base para tal datación era su cúpula, ya que la primera iglesia de cúpula se consideraba la iglesia de la Ascensión en Kolomenskoye, construida entre 1529 y 1532. Sobre esta base, la iglesia de la Trinidad no podría ser datada en el primer período de construcción de Sloboda, los años 1510 (tiempo de Vasili III).

Esta datación se mantuvo hasta las investigaciones de V. V. Kavel'makher. En las décadas de 1980 y 1990, realizó excavaciones a gran escala y sondeos, revelando que la catedral de Pokrovskaya, la iglesia de la Trinidad, la iglesia de la Asunción y la iglesia de Alexio, el metropolitano (hoy el campanario de la Crucifixión) en la sloboda de Alexandrov fueron construidas en un mismo período de construcción, los años 1510. Esto fue confirmado por investigaciones posteriores de S. V. Zagraevski, hijo de Kavel'makher. Sin embargo, esta versión aún no ha sido reconocida por otros investigadores autorizados.

Por lo tanto, se puede suponer que la iglesia de la Trinidad fue construida por Vasili III en su residencia, que luego heredó Iván el Terrible.

Según una de las suposiciones, fue en la iglesia de Pokrovskaya donde sirvió como cantor uno de los primeros compositores rusos conocidos, Fiódor Kréstiánin.

En el siglo XVII, el templo se vio rodeado de nuevas construcciones y quedó "sumergido" entre ellas. Entre las adiciones había un campanario de cúpula cuadrada con un reloj que medía el tiempo según la salida y la puesta del sol. Fragmentos del antiguo mecanismo del reloj se conservan en el museo local.

En los siglos XVIII y XIX, la antigua iglesia de la corte sufrió numerosos cambios que distorsionaron su apariencia original. En la pared norte había profundas grietas y deformaciones. Se llevó a cabo una restauración integral en 1960-64, durante la cual se restauró el techo a cuatro aguas del comedor y el revestimiento de la cúpula.

En el siglo XVI, el templo fue pintado. Las frescos se han conservado principalmente en la cúpula, y se encontraron fragmentos en el ábside central y en las pendientes de la ventana occidental. En 1863, por iniciativa de la comerciante Zorina, la antigua pintura fue reemplazada por una nueva, y también se reemplazó el iconostasio.

La iglesia de la Trinidad pertenece al tipo de templos de cúpula, cercano al tradicional, con tres ábsides y un cuadrado, coronado con un tirante horizontal, con kokoshniks en las aristas del octógono. El núcleo antiguo de la iglesia incluye la propia iglesia, un doble sótano de piedra blanca y una sala de tesorería detrás del altar. Debajo del sótano hay dos profundos sótanos. Todos los espacios, dispuestos en tres pisos, comenzando desde los sótanos, tienen orientación transversal y un plano ligeramente alargado. La fachada principal del edificio, la sur, estaba orientada hacia el centro del palacio de Vasili III.

La iglesia y la sala representan una combinación de dos volúmenes interpenetrantes de diferente altura y configuración. El cuadrado de la iglesia se encuentra sobre un alto zócalo de piedra blanca y está coronado con un cornisa de piedra blanca de perfil original. El cuadrado y la cúpula están decorados con arcos de ladrillo.

La iglesia de la Trinidad está construida de ladrillo de gran tamaño y piedra blanca sobre vigas de roble y metal, con un mortero de cal de alta calidad. La mampostería es mixta, y de nivel a nivel el volumen de piedra blanca disminuye. En el tercer nivel, solo la sala de tesorería y tres ábsides están completamente revestidos de piedra blanca. En la decoración de la iglesia y del altar predomina el ladrillo. Los zócalos, las pilastras y los portales (no completamente) están hechos de piedra blanca, los elementos constructivos de las cornisas y kokoshniks, así como revestidos hasta la mitad de la altura de las paredes en el interior. Las partes superiores del edificio son casi completamente de ladrillo.

Los portales de piedra blanca del templo fueron realizados por un artista extranjero. Los portales sur y norte, así como el portal del altar de Fiódor Estratilata, son de frontón; el occidental tiene una parte superior semicircular. Una característica única de la arquitectura del siglo XVI, los arcosolios bajo la pared occidental, podrían ser la tumba de algún miembro de la familia real.