Троицкая церковь в Йошкар-Оле является одной из старейших в этом регионе. Изначально она была деревянной, и первое упоминание о ней датируется 1646 годом. В 1736 году, в период правления императрицы Анны Иоанновны, был построен первый этаж каменного здания, который стал самым древним каменным сооружением в Царевококшайске. К 1757 году завершилось строительство второго этажа, финансированное купцом Стефаном Вишняковым и крестьянином Алексеем Осокиным. Архитектурно храм представлял собой типичный образец русского зодчества XVII века с традиционными пятиглавыми куполами на барабанах и четырехскатной крышей. С востока к церкви примыкали алтарные апсиды, а с запада, трапезная с крыльцом. Открытая галерея окружала церковь с северной и западной сторон, соединяя её с колокольней, где размещалось семь колоколов разного веса.

На верхнем этаже находился главный храм, посвященный Святой Троице, а нижний придел был освящен в честь святителя Николая. По средам здесь служился акафист святителю Николаю Мирликийскому. Интерьер церкви был украшен роскошной утварью и иконами, среди которых выделялся резной образ Спасителя в терновом венце. Этот образ, датируемый 1695 годом, пользовался особым почитанием среди местного населения. В настоящее время он находится в храме Рождества Пресвятой Богородицы в селе Семеновка.

В верхнем храме размещался деревянный иконостас с белой окраской и золоченой резьбой, украшенный колокольчиками. В нем находились 64 иконы в серебряных и медных ризах. В нижнем храме иконостас был двухъярусным. Среди икон выделялись образы Господа Вседержителя и Печерской Божией Матери. В трапезной верхнего этажа находились хоругви и образ Божией Матери «Троеручица».

Приход церкви включал несколько деревень и часть жителей Царевококшайска. В церкви действовали библиотека и женская церковно-приходская школа, аналогичные школы были в деревнях. К храму были приписаны три часовни.

В советское время судьба храма сложилась трагически. В 1920-х годах церковное руководство уклонилось в обновленчество. В 1932 году церковь была закрыта, здание передали под музей, а имущество частично распределили по другим храмам. В 1939 году здание разобрали до первого этажа, и его руины долгое время оставались заброшенными.

В 1991 году остатки храма вернули Церкви, и начались восстановительные работы, которые длились почти 15 лет. В 2003 году был освящен престол нижнего храма, а в 2008 году, главный престол в честь Святой Троицы. В 2004 году были установлены купола с крестами, что стало символичным событием перед праздником Воздвижения Креста Господня.