Le temple de la Sainte-Trinité à Oulan-Oudé a été construit en 1770 en bois, et entre 1798 et 1809, il a été reconstruit en pierre. La construction a été commencée par le marchand Vassili Pakhalkov et achevée par le marchand Afanassi Naletov.

Cette église est devenue le troisième temple en pierre à Verkhneoudinsk après la cathédrale Odigitrievsky et l'église Spasskaya. À l'origine, elle avait deux chapelles. La principale, « froide », a été consacrée au Saint-Esprit en 1816, et la chapelle « chaude », au nord, a été dédiée à saint Innocent, évêque d'Irkoutsk, en 1818. Avant la révolution, l'église de la Sainte-Trinité était rattachée à la cathédrale Odigitrievsky.

Après la fermeture de la cathédrale Odigitrievsky en 1929, les services religieux ont été transférés à l'église de la Sainte-Trinité. En 1930-1931, les clercs ont été confrontés à de graves épreuves, lorsque presque tous ont été arrêtés sur de fausses accusations d'activités contre-révolutionnaires.

Malgré cela, le temple a continué à fonctionner même après la fermeture de nombreuses églises orthodoxes en Bouriatie-Mongolie en 1932. Il est resté actif jusqu'en 1940, car des clercs et des paroissiens d'autres églises fermées de la ville y venaient.

Après sa fermeture en 1940, le bâtiment de l'église a été transformé en entrepôt de distribution de films. Plus tard, lorsque le cimetière a été transformé en jardin public, une piste de danse a été ajoutée à l'autel de l'église. Il était prévu de créer un musée d'architecture à Oulan-Oudé, mais l'idée n'a pas été réalisée, et le temple a commencé à se détériorer. Même après la décision du Conseil des ministres de la République socialiste soviétique autonome de Bouriatie du 29 septembre 1971 sur la protection de l'État, la situation ne s'est pas améliorée.

Depuis l'été 1988, la communauté orthodoxe-patriotique « Sauvetage » avec la branche bouriate de la Société panrusse pour la protection des monuments et le Centre scientifique et de production pour la protection des monuments ont commencé des travaux de réparation et de restauration. En 1988, le temple a été transféré à l'Église orthodoxe russe par décision du Conseil des ministres de la République socialiste soviétique autonome de Bouriatie et par ordre du ministère de la culture de Bouriatie en 1991. En 1996, par arrêté du maire d'Oulan-Oudé V.A. Shapovalov, le territoire de l'ancien cimetière, devenu jardin public, a été transféré à l'église de la Sainte-Trinité.