Основание храма Трёх Святителей тесно связано с созданием Таврической духовной семинарии в Симферополе. Изначально епископ Алексий Ржаницин обращался к Святейшему Синоду с просьбой об открытии семинарии, но из-за финансовых трудностей проект не был реализован. Позже архиепископ Гурий Карпов, ныне канонизированный, представил необходимые документы в Синод, который постановил открыть семинарию постепенно в течение шести лет, начиная с 1870 года. 30 мая 1869 года император Александр II дал разрешение на её открытие. Строительство здания началось 11 апреля 1871 года по проекту архитектора К.Н. Еремеева и инженера В.А. Грачёва, а руководил работами подрядчик Н.А. Масяхин.

Со временем возникла необходимость в строительстве отдельной семинарской церкви. В 1900 году, 18 июля, в честь 25-летия семинарии была заложена церковь. Архитектор А.И. Карапетов представил проект и смету, а строительством занялся купец Николай Соловьев. Работы начались в феврале 1901 года и завершились в сентябре 1903 года. Церковь была освящена 11 сентября 1903 года.

В том же году инспектор Р. Соколов описал церковь, отметив её высокую и красивую архитектуру в стиле древнехристианских базилик. Алтарь был приподнят и огорожен дубовым иконостасом, изготовленным на фабрике Жевержева. Средняя часть храма была украшена аркой, поддерживающей купол, и разделена на два нефа. Росписи выполнил художник Дмитрий Петрович Праведников.

После революции, в ноябре 1920 года, Таврическая духовная семинария была закрыта, а в 1922 году закрыли и церковь. В 1920-е годы храм утратил купола, росписи и иконостас, а колокольня была разрушена. Долгое время здание использовалось не по назначению, в последние годы как архив.

В 1989 году церковь была возвращена Симферопольской и Крымской епархии, и здесь возобновились богослужения. 2 апреля 1989 года архиепископ Варлаам освятил храм, и он вновь стал местом молитвы.

В 1990 году настоятелем был назначен протоиерей Георгий Северин. В 1997 году, с возвращением Таврической семинарии и созданием на её базе пастырского духовного училища, церковь вновь стала местом молитвы для преподавателей и студентов.

С 2007 года храму вернули статус семинарского, а с 2008 года началась его активная реставрация.