Le monument n'a pas de date chronologique. L'église de la Trinité est mentionnée pour la première fois en 1571 en lien avec le mariage du tsarévitch Ivan Ivanovitch. De la fin des années 1560 jusqu'en 1582, le prêtre de la cathédrale était le célèbre compositeur de l'époque d'Ivan le Terrible, Fiodor Krestyanin.

Après l'intervention polono-lituanienne, elle fut l'une des quatre églises endommagées au palais du Tsar. En 1641, l'église abandonnée fut réparée et consacrée, de nouveaux « appartements royaux » furent construits à côté, la partie en bois du palais. En 1680, l'église de la Trinité fut reconstruite en une grande église de monastère.

Sur le côté ouest, une chambre à deux colonnes avec un clocher en forme de tente fut ajoutée, le dôme de l'église fut complété par une voûte octogonale, les autels élargis, et un nouveau chapelle de Fiodor Stratilat apparut au coin sud-est, remplaçant l'ancienne au coin nord-est. Après l'achèvement des travaux, l'église de la Trinité fut reconsecrée : son autel fut déplacé dans l'église de Pokrovskaïa voisine (aujourd'hui la cathédrale de la Trinité), et l'autel de la cathédrale, dans l'église de la Trinité.

Jusqu'aux années 1990, la datation de l'église de la Trinité en forme de tente était liée à la deuxième période de construction de Sloboda, à l'époque de la présence d'Ivan IV (de 1565 à 1582). La construction aurait pu commencer avant l'arrivée de Grozny, donc les années 1560 ou 1570 étaient approximativement acceptées. La base de cette datation était son sommet en forme de tente, car la première église en forme de tente était l'église de l'Ascension à Kolomenskoye, construite entre 1529 et 1532. Sur cette base, l'église de la Trinité ne pouvait pas être datée de la première période de construction de Sloboda, les années 1510 (à l'époque de Vassili III).

Cette datation a été maintenue jusqu'aux recherches de V. V. Kavelmakher. Dans les années 1980-1990, il a mené des fouilles et des sondages à grande échelle, révélant que la cathédrale de Pokrovskaïa, l'église de la Trinité, l'église de l'Assomption et l'église d'Alexeï le métropolite (aujourd'hui le clocher de la Crucifixion) dans la Sloboda d'Alexandrov avaient été construites durant la même période de construction, les années 1510. Cela a été confirmé par des recherches ultérieures de S. V. Zagraevski, le fils de Kavelmakher. Cependant, cette version n'a pas encore été reconnue par d'autres chercheurs autorisés.

Ainsi, on peut supposer que l'église de la Trinité a été construite par Vassili III dans sa résidence, que Ivan le Terrible a ensuite héritée.

Selon l'une des hypothèses, c'est dans l'église de Pokrovskaïa qu'a servi comme chantre l'un des premiers compositeurs russes connus, Fiodor Krestyanin.

Au XVIIe siècle, le temple se retrouva entouré de nouveaux bâtiments et semblait « englouti » parmi eux. Parmi les ajouts se trouvait un clocher à quatre faces avec une horloge, mesurant le temps selon le lever et le coucher du soleil. Des fragments de l'ancien mécanisme horloger sont conservés dans le musée local.

Aux XVIIIe et XIXe siècles, l'ancienne église de cour subit de nombreuses modifications, déformant son apparence originale. Il y avait de profondes fissures et déformations dans le mur nord. Une restauration complexe a été réalisée entre 1960 et 1964, au cours de laquelle le toit à quatre pentes de la salle à manger et le revêtement en lattes de la tente ont été restaurés.

Au XVIe siècle, le temple fut décoré. Les fresques se sont principalement conservées dans la tente, des fragments ont été trouvés dans l'abside centrale et sur les pentes de la fenêtre ouest. En 1863, à l'initiative de la marchande Zorina, l'ancienne peinture a été remplacée par une nouvelle, et le chœur a également été remplacé.

L'église de la Trinité appartient au type des églises en forme de tente, proche du traditionnel, avec trois absides et un carré, couronné d'une poutre horizontale, avec des kokoshniks sur les arêtes de l'octogone. Le noyau ancien de l'église comprend l'église elle-même, un sous-sol en pierre blanche à double niveau et une chambre de service derrière l'autel. Sous le sous-sol se trouvent deux caves profondes. Tous les locaux, répartis sur trois étages, à partir des caves, ont une orientation transversale et un plan légèrement allongé. La façade principale du bâtiment, au sud, était tournée vers le centre du palais de Vassili III.

L'église et la chambre représentent une combinaison de deux volumes interconnectés de hauteurs et de configurations différentes. Le carré de l'église repose sur un haut socle en pierre blanche et est couronné d'une corniche en pierre blanche de profil original. Le carré et la tente sont ornés de niches en briques.

L'église de la Trinité est construite en briques surdimensionnées et en pierre blanche sur des liaisons en chêne et en métal, sur un mortier de chaux de haute qualité. La maçonnerie est mixte, et d'un niveau à l'autre, le volume de pierre blanche diminue. Au troisième niveau, seules la chambre de service et les trois absides d'autel sont entièrement en pierre blanche. Dans la décoration de l'église et de la chapelle, la brique prédomine. Les socles, les pilastres et les portails (pas entièrement), les éléments constructifs des corniches et des kokoshniks, ainsi que les murs intérieurs sont revêtus jusqu'à mi-hauteur. Les parties supérieures du bâtiment sont presque entièrement en briques.

Les portails en pierre blanche du temple ont été réalisés par un artiste étranger. Les portails sud et nord, ainsi que le portail de la chapelle de Fiodor Stratilat, sont en pignon ; l'ouest a un sommet semi-circulaire. Une caractéristique unique de l'architecture du XVIe siècle, les arcatures sous le mur ouest, pourrait être la sépulture de l'un des membres de la famille royale.