Les fondations de la future église ont été posées en septembre 1999 sous le métropolite de Nizhny Novgorod et d'Arzamas, Nicolas. Cependant, la construction a été pratiquement suspendue pendant plus de six ans. Avec l'arrivée d'un nouveau dirigeant dans l'éparchie de Nizhny Novgorod, l'archevêque Georgiy, les travaux de construction du temple à Zavolzhye ont repris. En juillet 2003, un fonds de bienfaisance public à but non lucratif a été créé pour soutenir la paroisse de l'église de la Sainte Trinité à Zavolzhye. Le 7 juillet 2003, lors de la réunion des fondateurs, un conseil de surveillance du fonds a été élu. Le 4 avril 2005, l'archevêque Georgiy a procédé à la cérémonie de pose de la première pierre.

Le projet de l'église, basé sur l'église paroissiale en l'honneur de la grande martyre princesse Élisabeth, récemment construite dans le village de Diveevo, a été considérablement retravaillé. La longueur de l'église a été augmentée, le clocher, la toiture du temple et la décoration des façades ont été complètement modifiés. L'église a deux autels : le supérieur en l'honneur de la Sainte Trinité et le inférieur en l'honneur du roi Constantin et de sa mère, la reine Hélène. Le style architectural de la construction, russo-byzantin, présente une composition volumétrique de type « navire ».

Le 2 décembre 2006, l'archevêque Georgiy a béni les croix pour le temple, et la consécration du temple lui-même a eu lieu le 10 juillet 2007.