L'église de la Trinité se trouve presque au centre de la ville moderne, à l'intersection des rues Frunze et Karl Marx, qui avant la révolution s'appelaient Spaso-Troitskaya et Krestetskaya. Elle est située près de la rive droite de la rivière Porusya. L'église a été construite au XVIIe siècle, bien qu'il y ait eu auparavant un temple en bois à cet endroit, dont les mentions ne se sont pas conservées dans les sources écrites. Selon les auteurs du XIXe siècle, en 1680, sous le règne de Théodore Alexeïevitch et avec la bénédiction de l'archevêque Kornilius, une nouvelle église en pierre a été érigée à l'emplacement de l'ancienne église au nom de la Sainte Trinité. La construction a été financée par le marchand de l'ancienne Russie Yakov Tverev, et la consécration a eu lieu le 13 décembre 1684 par le même archevêque Kornilius.

En 1759, un incendie a endommagé l'église de la Trinité et détruit le temple en bois de Jean Chrysostome qui se trouvait à proximité. En 1836, une forte tempête a arraché le sommet de l'un des tambours de l'église et endommagé l'autre, ce qui a entraîné des fissures dans les voûtes. Pendant plusieurs années, le temple est resté dans cet état, jusqu'à ce qu'en 1853, une autorisation soit obtenue pour sa réparation tout en préservant le style architectural ancien. Les travaux ont duré jusqu'en 1860 sous la direction de Konstantin Andreyevich Ton et ont été accompagnés de modifications significatives. Après cela, aucun changement radical n'a été effectué, et l'église est restée dans cet état jusqu'à la Grande Guerre patriotique. En 1932, le temple était encore en activité, mais il a ensuite été fermé et transféré au comité exécutif de la ville, probablement en 1937. Le clocher a été détruit avant la guerre, et un document de 1931 mentionne qu'il était démonté en raison de l'impossibilité d'utilisation pour des besoins culturels.

Pendant la guerre et dans les années d'après-guerre, l'église a beaucoup souffert. À l'époque soviétique, il était prévu de créer ici une salle de lecture et un club d'échecs, mais ces idées n'ont pas été réalisées. Dans les années 1980, le projet de zones de protection des monuments de Staraya Russa proposait d'utiliser l'église comme salle d'exposition ou salle de musique d'orgue et de chant. En 1996, le temple a été restitué à l'évêché.

La paroisse comprend deux chapelles : en l'honneur de Saint Nicolas à la gare et de l'archange Michel à l'hôpital régional central.

Actuellement, l'église n'a pas de véritable iconostase, à la place, une barrière d'autel avec des portes royales est installée, et les icônes sont placées directement sur les murs. Les murs et les voûtes sont recouverts d'un simple badigeon au lieu de fresques. Cependant, le temple se distingue par sa particularité : le long du périmètre des murs se trouvent seize niches, arcs, qui ont été découvertes lors de la restauration dans les années 1960. Actuellement, des vases avec des fleurs y sont placés. De plus, l'église a une acoustique remarquable, qui, selon les paroissiens, amplifie et enrichit le son des prières et des chants d'église.