Церковь была возведена в 1907 году на возвышенности, в начале улиц Церковной и Базарной, благодаря усилиям всей общины. В качестве образца использовали Воскресенскую церковь из Шадринска, построенную в 1880 году. Росписью занимались художники из того же города. Церковь, названная в честь Святой Троицы, была освящена в 1908 году накануне соответствующего праздника. Первым священником стал отец Виталий Шмотин, а дьяконом, Николай Грунцевский, переведённый из села Варлаково.

В ноябре 1936 года арестовали священника Мишкинской церкви отца Василия Николаевича Половинкина, члена церковного совета Т.С. Пономареву и церковного старосту А.П. Анкудинову, обвинив их в антисоветской и религиозной агитации.

В мае 1937 года на предприятиях Мишкино прошли собрания трудовых коллективов, где обсуждалось закрытие церкви. Решение о закрытии принималось единогласно. Вскоре церковь закрыли, колокола сняли и отправили на переплавку, часть ограды использовали для перил в школе, а в здании устроили склад отрубей.

С 1940 по 1946 годы в бывшей церкви размещался зерносклад Госстрахфонда. Великая Отечественная война изменила отношение к церкви, и в канун 1945 года А.А. Антонова, 20 вдов и два старика, участвовавших в строительстве церкви, отправили заявление в СНК СССР с просьбой разрешить вновь открыть церковь в Мишкино.

В начале марта 1947 года здание церкви вернули верующим, и его быстро привели в порядок. Иконы для иконостаса принесли из домов местных жителей. Церковь вновь открыли и освятили в канун праздника Святой Троицы в мае 1947 года священником Михаилом Павловичем Бирюковым из Шадринска. В то время священником был отец Василий, Василий Васильевич Гомзиков, который служил настоятелем до 1989 года и похоронен в ограде церкви. С 1989 года настоятелем стал отец Алексей Фасола, который сделал многое для церкви: приобрёл колокола, вернув колокольный звон в Мишкино, и обновил систему отопления.