Le temple en pierre dédié à la Sainte Trinité, connu sous le nom de Troitse-Vassilievski, a été posé en 1743 et achevé en 1751 grâce aux efforts du marchand orléanais Nikolaï Vassilievitch Kouznetsov et des paroissiens. L'église a deux étages : un inférieur chaud et un supérieur froid. À l'origine, elle comptait trois autels : au niveau supérieur, au nom de la Sainte Trinité, au niveau inférieur, de Saint Basile le Grand, et dans la chapelle de droite, de Saint Nikita.

Le clocher en pierre a été construit en 1802. En 1867, l'église a été agrandie grâce aux fonds du marchand Enfimi Semenovitch Chelkov, avec l'ajout de dépendances à deux étages de chaque côté. En 1881, une clôture en brique avec une grille en fer a été érigée autour de l'église. Le 3 septembre 1872, le prêtre Ioann a consacré la chapelle au nom de Saint Tikhon de Zadonsk dans l'église supérieure, et le 5 juillet 1880, le prêtre Alexandre Pavlovski a consacré la chapelle au nom de l'icône de la Mère de Dieu « Recherche des perdus ». Dans les années 1880, la chapelle dans l'église inférieure au nom de la Sainte grande martyre Barbara a été consacrée, son iconostase ayant été fabriqué grâce aux fonds de Pavel Ivanovitch Afanassiev. À la fin du siècle, l'église était devenue à deux étages et à six autels, la seule à Orel.

En 1896, une rénovation majeure a été réalisée, au cours de laquelle les croix et les dômes ont été dorés, et le niveau supérieur du clocher a été reconstruit. Entre 1899 et 1900, l'église inférieure a été rénovée : les murs et les plafonds ont été peints, et quatre poêles de ventilation ont été installés. Les travaux ont été réalisés par les entrepreneurs Kosma Egorovitch Ovetchkin, Piotr Pavlovitch Abachin et P. M. Timorin. Le clocher comptait huit cloches, dont une pesant 318 pouds, acquise en 1849.

Les iconostases ont été remplacées, et des espaces pour des icônes ont été créés dans les arcs de passage. À droite se trouvaient les icônes du Sauveur, de la Mère de Dieu « Passionnée », de Saint Jean Baptiste et du grand martyr Panteleimon. À gauche, celles de la Sainte Trinité, de la Mère de Dieu « Recherche des perdus », de Saint Tikhon de Zadonsk et de Théodose de Tchernigov. Deux nouveaux baldaquins pour les icônes de la « Nourricière » et de Saint Tikhon de Kalouga ont été installés, ainsi que des kiots pour les icônes de la Mère de Dieu « Souffrante » et des trois saints, Basile le Grand, Grégoire le Théologien et Jean Chrysostome. Les icônes de la Sainte Trinité, de la Mère de Dieu « Recherche des perdus » et de Saint Tikhon de Kalouga étaient particulièrement vénérées. Il est connu que beaucoup ont reçu des guérisons après avoir prié devant ces icônes.

Dans les années 1920, l'église appartenait temporairement aux rénovateurs, mais a été fermée en raison de l'absence de paroisse. Dans les années 1930, elle a perdu les niveaux supérieurs du clocher et le dôme, restauré en 1989. Depuis 1951, le bâtiment a été utilisé à d'autres fins : il abritait le comité régional de DOSAAF, et depuis 1972, un club technique municipal. À la fin des années 1990, le bâtiment a été loué par l'organisation LLC « Au volant ».

Le 6 juillet 1993, le bâtiment de l'église a été reconnu monument architectural d'importance régionale. Le 24 juin 1999, il a été transféré à l'Éparchie d'Orel et de Liouba, et le prêtre Sergueï (Krioutchkov S. Yu.) en est devenu le recteur. Le 21 juillet 1999, le premier service a eu lieu. Le 12 février 2000, l'archevêque d'Orel et de Liouba, Païssy, a consacré l'autel de Basile le Grand. Actuellement, l'église est en activité, des services sont célébrés, et une école du dimanche fonctionne. Les travaux de restauration se poursuivent grâce au soutien des paroissiens et des organisations d'Orel. Dans les années 2010, la peinture de l'église a été réalisée par l'artiste Smorodine.