Церковь, посвященная вселенским учителям и святителям Василию Великому, Григорию Богослову и Иоанну Златоусту, была возведена в Тюмени в 1862 году благодаря усилиям купцов Ивана и Федора Дьяконовых. Она находится на Парфеновском кладбище, которому более 400 лет. При храме функционировала церковно-приходская школа, дом причта, баня, деревянные постройки, а также была пахотная земля, принадлежащая церковной общине.

5 марта 1932 года храм был закрыт советской властью, и иконостас уничтожен. В 1930-е годы его двор и помещения использовались как клуб и перевалочный пункт для ссыльных крестьян. Во время Великой Отечественной войны здесь хранились боеприпасы. В конце войны в здании была организована пекарня, снабжавшая хлебом поселки Мыс, Яр и Парфеново. В 1950-е годы в церкви располагался киноархив, где хранились старые киноленты, а позже здание использовалось Горкомхозом. С 1957 года здесь находилось похоронное бюро, в притворе была небольшая конторка, а основная часть храма пустовала.

В 1968 году кладбище закрыли, и церковь оставалась заброшенной в течение 20 лет.

Новая история храма началась в 1988 году. В июне того года здание было передано церковной общине в плачевном состоянии: без купола, сгоревшего, с двумя дырами в потолке, без крыши, с разрушенными стенами и фундаментом, пораженным грибком. Официально здание было передано приходу по акту от 23 августа 1991 года. Прихожане Всехсвятской церкви, к которой храм был приписан, начали его восстанавливать.

Приход собственными силами отремонтировал церковь: была сделана крыша, колокольня, установлены кресты, оштукатурены и побелены стены, заменены пол и паперть, а главное, восстановлен иконостас. В 1989 году в храме начали проводить первые молебны. 12 июля 1990 года Трехсвятительская церковь была освящена епископом Тобольским и Тюменским Антонием, и настоятелем назначен иерей Сергей Кистин.

Приход располагает трапезной и просфорной, деревянными зданиями, каменным складом, гаражом и столярной мастерской. В 1992 году была открыта библиотека, а в 1993 году, Воскресная школа для взрослых (20 человек) и детей (50 человек). Позже был построен павильон для продажи церковной утвари и ритуальных предметов.