Храм Троицы Живоначальной, построенный в 1551 году из лиственницы, представляет собой уникальный памятник русского деревянного зодчества XVI века на Правобережье Волги. Это единственное сохранившееся строение от крепости Ивана Грозного, спущенное по Волге из Мышкина. Храм был возведен в виде креста и состоит из двух ярусов: первый, четырехугольный с полукружием для алтаря, второй, восьмиугольный. Размеры храма составляют 10 на 4 сажени.

Зимой 1550 года храм был срублен в лесах под Угличем из толстых бревен лиственницы и доставлен в Свияжск весной 1551 года, где его установили за один день воины князя Серебряного-Оболенского. Храм на 163 года старше Преображенской церкви в Кижах и был освящен 17 мая 1551 года, в день Святой Троицы.

В XVII веке храм претерпел значительные изменения, когда на территории закрытого Троице-Сергиевского монастыря разместился Иоанно-Предтеченский монастырь. В 1819 году к храму добавили крыльца с колоннами, а в 1821 году его поставили на кирпичный цоколь, обшили тесом и покрасили масляной краской. В советское время интерьер был сильно изменен, иконы XVI и XVII веков вывезены, но конструкция иконостаса сохранилась.

В XIX веке храм подвергся значительным изменениям: шатровая крыша была заменена на плоскую железную кровлю, что сделало его ниже. Бревенчатый сруб был полностью покрыт тесом и покрашен в разные цвета. Однако в настоящее время храму возвращен его первоначальный облик.

Интерьер храма напоминает деревенскую избу: вдоль стен стоят длинные лавки, прибитые к полу, даже в алтаре. Все в церкви выполнено из дерева, включая семисвечник. Единственное, что выделяется, это потемневшее медное паникадило. Главным украшением был деревянный иконостас в стиле украинского барокко, частично сохранившийся. На входе в храм стоит скамейка, на которой, по преданию, сидел Иван Грозный.

До наших дней в храме сохранился иконостас XVII века, хотя и в поврежденном виде, без многих деталей резьбы. Деревянные скульптуры Спасителя и апостолов, а также иконы праздничного чина, представляющие особую ценность, были перевезены в Музей изобразительных искусств Казани.