История первой церкви в селе Кременки, на территории которого позже возник город Новоульяновск, берет начало в 18 веке. Известно, что церковь была возведена до 1752 года. Она была деревянной и имела один престол, посвященный Святой Живоначальной Троице. В 1759 году прихожане провели значительный ремонт, из-за чего в документах 1858-1869 годов этот год упоминается как год её строительства. В 1848 году село посетил Император Николай I, который подарил церкви ценные дары: иконостас, ризы, священные сосуды и другие предметы. Однако главной ценностью церкви считался серебряный вызолоченный напрестольный крест. На его задней стороне была надпись, сообщающая, что в кресте содержатся части ризы Господней, креста Господня, а также мощи св. Иоанна Предтечи, апостола и евангелиста Луки, св. Федора Тирона, святых Космы и Дамиона и св. Димитрия Солунского. В 1849 году под деревянный храм был заложен каменный фундамент, и построена новая колокольня.

1 февраля 1870 года церковь сгорела в результате пожара. Уже 9 февраля того же года община начала строительство молитвенного дома, который вскоре стал церковью во имя великомученицы Параскевы Пятницы. Позже этот молитвенный дом был передан в село Кайбелы, расположенное на противоположном берегу Волги, в Ставропольском уезде Самарской губернии. Это село находилось в нынешнем Чердаклинском районе, южнее Крестовых городищ, и сейчас затоплено Куйбышевским водохранилищем.

Пока в Кременках молились в молитвенном доме, на месте сгоревшего храма, благодаря средствам прихожан и меценатов, строилась новая деревянная церковь с двумя престолами. Главный престол, посвященный святой Живоначальной Троице, был освящен 28 октября 1871 года. Боковой придел во имя святой Параскевы Пятницы освятили 21 октября 1877 года. К концу 1880-х годов вся церковь стала теплой. В 1912 году был построен второй левый придел во имя Преображения Господня, который освятили 3 августа 1912 года, и церковь стала трехпрестольной. Спустя 16 лет, в 1928 году, храм снова пострадал от пожара, который начался с колокольни, но многие иконы удалось спасти.

С 1996 по 2014 год службы проводились в молельном доме села Кременки. Осенью 2002 года, по благословению архиепископа Прокла, был заложен фундамент нового храма Святой Живоначальной Троицы. В 2014 году, по благословению митрополита Симбирского и Новоспасского Прокла, начались службы в новом храме города Новоульяновска.