Les émigrés russes blancs, se retrouvant en exil, ont immédiatement commencé à construire leurs églises, qui sont devenues pour eux des lieux d'attraction et de réconfort. En 1925, la première église des émigrés blancs de la Sainte Trinité a été fondée à Belgrade, connue des habitants sous le nom d'Église russe.

L'idée de construire l'église de la Sainte Trinité appartient à la communauté ecclésiastique russe de Belgrade, fondée par le protopresbytre Pierre Belovidov en novembre 1920. Au début des années 1920, Belgrade est devenu un centre d'attraction spirituelle et civile pour les émigrés russes blancs vivant dans le Royaume des Serbes, Croates et Slovènes.

La pose de la première pierre a eu lieu le 21 septembre 1924, et la consécration, le 4 janvier 1925. À la cérémonie étaient présents le Commandant en chef de l'Armée russe, le baron Pierre Nikolaïevitch Wrangel, et d'autres personnalités de haut rang, ainsi que des leaders spirituels et civils des émigrés russes blancs.

La construction de l'église de la Sainte Trinité a été réalisée grâce au soutien financier du gouvernement serbe. Le Président du Conseil des Ministres, Nikola Pašić, a alloué 40 000 dinars du trésor, et deux usines de briques ont fourni leurs produits gratuitement. La construction a été dirigée par l'architecte russe éminent Valery Vladimirovitch Stashevsky, connu pour ses travaux dans l'Empire russe et en Yougoslavie.

Le premier recteur de l'église a été Pierre Belovidov, qui a dirigé la paroisse jusqu'à sa mort en 1940. Il a été remplacé par le prêtre Ioann Sokal, futur évêque orthodoxe, qui a occupé ce poste jusqu'en 1950.

Dans l'église de la Sainte Trinité ont officié les patriarches serbes Dimitri et Varnava. Ici priaient, aux côtés des émigrés russes blancs, le roi Alexandre Ier Karađorđević, la reine Marie, des membres de la famille royale, des ministres serbes, des diplomates étrangers et des habitants ordinaires de la ville.

En 1929, le Commandant en chef de l'Armée russe et leader du mouvement blanc, Pierre Nikolaïevitch Wrangel, a été réinhumé dans l'église, décédé un an auparavant à Bruxelles. Jusqu'en 1944, l'église a conservé les drapeaux de bataille de l'Armée impériale russe, ainsi que des trophées de Napoléon et des troupes ottomanes, capturés dans les siècles passés.

Avant l'arrivée de l'armée soviétique et des partisans de Tito, les émigrés russes blancs ont massivement quitté la Yougoslavie, échappant à une répression imminente. Ils ont emporté avec eux tous les drapeaux conservés dans l'église. Les Russes restés dans la ville ont été soumis à des répressions, et l'église a été acceptée en avril 1945 dans la communion avec le patriarcat de Moscou, entrant sous sa juridiction.

En 1946, l'église a reçu le statut de Délégation de l'Église orthodoxe russe à Belgrade et faisait partie de la paroisse stavropigiale des paroisses orthodoxes russes sur le territoire de la Yougoslavie. En 1954, par décision du Saint-Synode de l'Église orthodoxe russe, la paroisse a été dissoute, et toutes les églises qui en faisaient partie, à l'exception de l'église de la Sainte Trinité à Belgrade et de la chapelle Iverskaya qui lui est rattachée au cimetière russe, ont été transférées sous la juridiction de l'Église orthodoxe serbe.

En 1957, la Délégation a été visitée par le patriarche de Moscou et de toute la Russie, Alexis Ier, qui a célébré la liturgie dans l'église.

L'église a été gravement endommagée par une frappe de missile en avril 1999 sur le complexe de télécommunications, lors des bombardements de la Yougoslavie, mais a survécu, et en 2000, sa restauration a commencé. Le 25 mars 2007, la consécration de l'église restaurée a été célébrée par le métropolite Kirill Gundyaev, actuel patriarche de l'Église orthodoxe russe. Depuis lors, l'église est de nouveau ouverte aux visites et aux services, et elle est l'une des plus populaires en Serbie.