Presque immédiatement après la fondation du village d'Ekaterinovka dans la steppe de la Volga en 1770, la construction d'un temple pour les nombreux paroissiens, les serfs et les domestiques du comte Alexeï Orlov-Tchesmenski, déplacés vers de nouvelles terres, a commencé. À l'origine, l'église était en bois.

À la demande du comte Orlov, l'été 1806, l'église en bois a été démontée et transférée au village voisin d'Alexandrovka, et à sa place, la construction d'un temple en pierre a commencé. Un an plus tard, le comte est décédé, mais sa fille Anna Alexeïevna Orlova-Tchesmenskaïa a poursuivi la construction.

L'architecte de l'église était un serf du comte. La construction s'est achevée en 1813 et n'a pas été interrompue même pendant la guerre contre Napoléon.

L'autel principal a été consacré en 1813 en l'honneur de la grande martyre Catherine. Plus tard, l'autel principal est devenu celui au nom de la Sainte Trinité, consacré en 1828. Deux autels ont été placés dans les chapelles : du côté sud, au nom de la grande martyre Catherine, et du côté nord, au nom de Nicolas le Miracleux, consacré en 1842.

L'église était chauffée et pouvait accueillir jusqu'à 2000 personnes. Elle comprenait un clocher en pierre et une chapelle.

Au début du XXe siècle, l'église de la Trinité est devenue le centre spirituel du district. Jusqu'à 16 prêtres y officiaient en même temps, participant activement à la vie du village : ils enseignaient à l'école, organisaient des lectures publiques de littérature orthodoxe et mettaient en scène des pièces de théâtre.

Le dernier prêtre, Pavel Petrovitch Preobrazhenski, a été arrêté en 1937 et fusillé un an plus tard, après quoi l'église a été fermée. En 1942, les cloches ont été retirées du clocher, et les croix des coupoles. Les élèves de l'école de mécanisation ont été contraints de gratter les fresques à l'intérieur de l'église avec des briques.

Au début, des ateliers mécaniques ont été installés dans l'église, puis une étable. Jusqu'en 1992, l'église s'est progressivement détériorée.

En 1992, à l'initiative du directeur de l'Administration de construction et de montage n° 11, V.A. Simonov, et avec la bénédiction de l'évêque de Samara et de Syzran, Sergueï, la reconstruction de l'église a commencé. Elle a duré 2 ans et 10 mois. L'Administration de construction et de montage n° 11, qui avait construit la moitié de Samara dans les années 60-80, a achevé les travaux, et en 1996, l'église a été à nouveau consacrée.

La reconstruction a été financée par des dons de paroissiens et d'organisations. Sur la façade de l'église, des plaques en marbre ont été installées avec les noms de tous ceux qui ont participé activement à la restauration du temple.

En 2013, le 200e anniversaire de l'église a été célébré solennellement à Ekaterinovka.