L'histoire de l'église de la Sainte-Trinité était initialement liée à des relations dramatiques entre les vieux-croyants et les autorités. Comme le note B.M. Meshcheryakov dans « Esquisse historique de Kyshtym », la paroisse de la Sainte-Trinité a été officiellement reconnue comme unie, c'est-à-dire qu'elle a accueilli des croyants qui s'étaient auparavant éloignés du christianisme orthodoxe, mais qui ont ensuite décidé de revenir dans le giron de l'Église orthodoxe en tant qu'unis. Une telle église protégeait les anciens vieux-croyants des persécutions, qui ont repris sous Nicolas Ier, bien que tous les vieux-croyants ne s'y soient pas joints.

Le temple en pierre avec trois autels a été construit entre 1847 et 1849 à l'initiative des fabricants Zotov, qui étaient eux-mêmes des vieux-croyants, mais comprenaient l'importance politique du nouveau temple. Le nom de l'architecte est inconnu ; il est probable que les Zotov aient utilisé un projet standard, car à l'époque, des recommandations pour la construction d'églises avec des plans étaient envoyées dans les diocèses.

Le statut unie de l'église de la Sainte-Trinité n'attirait pas beaucoup de paroissiens. En 1911, l'évêque de Yekaterinbourg et d'Irbit, Mitrofan, en visitant l'église, écrivait que les paroissiens ne manifestaient pas un amour particulier pour la fréquentation du temple, et que le service dans de telles paroisses était un exploit pour le clergé. Des divergences régnaient dans la paroisse en raison de différentes coutumes.

À l'époque soviétique, l'église, comme de nombreux autres édifices cultuels, a été fermée au début des années 1930, et le bâtiment a été transféré à une usine mécanique. En 1934, un club nommé d'après Kirov y a été organisé, où se tenaient des réunions et des projections de films. Plus tard, un musée d'usine a été installé dans le club. Rien de l'argenterie de l'église n'a été conservé, sauf une plaque en fonte avec la date de construction du temple, qui est maintenant conservée au musée de l'usine de Kyshtym. Il existe une légende selon laquelle, en 1935, lorsque les cloches ont été retirées, l'une d'elles a roulé dans l'eau et repose encore au fond de l'étang de l'usine. Ensuite, les tambours de la coupole ont été démontés, et l'église a changé d'apparence.

Pendant la Grande Guerre patriotique, le « temple-club » est devenu un lieu d'où les habitants de Kyshtym partaient au front. Des adieux avec une harmonie de soldat y avaient lieu, après quoi les volontaires se rendaient à la gare. Après la guerre, le club a continué d'être un centre de la vie culturelle, des danses y étaient organisées et des cercles créatifs y fonctionnaient. La célèbre actrice Inga Oboldina se souvient que l'entrée du club se faisait par l'ancien autel. Maintenant, en restaurant le temple, les gens semblent demander pardon pour cela.