Le village de Golenichtchevo, connu depuis 1406, est entré dans l'histoire de la Russie comme la résidence de saint Cyprien, métropolite de Moscou et de Kiev, à la fin du XIVe et au début du XVe siècle. Cependant, l'église y est mentionnée pour la première fois seulement en 1474 sous le nom de saint Jean l'Évangéliste. Au XVIIe siècle, elle est déjà répertoriée comme un temple en bois au nom de la Trinité Vivifiante, ce qui a conduit à un changement de nom du village en Troitskoe-Golenichtchevo. En 1644, une église en pierre à toit en tente a été construite, à laquelle on a ensuite ajouté un clocher, une salle à manger et des chapelles en l'honneur du martyr Agapie et du métropolite Ion. La construction a été dirigée par Larian Ouchakov selon le projet de l'architecte Antipa Konstantinov, connu pour la création du Palais Terem dans le Kremlin.

L'église de Troitskoe-Golenichtchevo a été construite dans les dernières années de l'édification des temples à toit en tente en Russie, car en 1653, le patriarche Nikon a interdit cette forme architecturale. L'analogue le plus proche de l'église de la Trinité est l'église de la Protection à Medvedkovo. Le dôme octogonal central est entouré de deux dômes plus petits au-dessus des chapelles ; le dôme central est lisse, tandis que les dômes des chapelles sont ornés de fausses fenêtres d'écoute. Le carré de l'édifice principal se termine par des kokoshniks en forme de bec, et à l'ouest et au sud, il est entouré d'une galerie. En 1860, le clocher à toit en tente a été reconstruit et déplacé au nord-ouest, et à cette époque, la salle à manger a également été agrandie.

L'église en pierre de la Trinité a survécu à deux épreuves sérieuses. En 1812, pendant la guerre patriotique, les troupes françaises en ont fait une écurie, et ensuite le bâtiment a été endommagé par un incendie qui a détruit de nombreuses icônes. La deuxième épreuve a commencé après 1939, lorsque le temple a été fermé par décision des autorités locales. L'iconostase a été utilisée par Sergueï Eisenstein dans le film « Ivan le Terrible », et son sort ultérieur est inconnu. Le bâtiment a été transformé en entrepôt de la 3e usine de cartonnage, puis il est passé sous la direction de Gosteleradio de l'URSS. Le premier service après une longue interruption a eu lieu à Noël 1991. Peu après, le bâtiment a été remis à la communauté des croyants et a été restauré.