Троицкий каменный храм в историческом центре Диканьки был возведен в 1780 году на месте старой деревянной Крестовоздвиженской церкви. Его строительство инициировал Павел Кочубей, внук Василия Кочубея, казненного гетманом Иваном Мазепой. С этого храма началась эпоха каменных культовых сооружений в Диканьке.

Церковь имела два тайных входа в подземелье: один вел в систему подземных ходов, защищавших поселение, другой, к склепу под церковью, где в 1786 году был похоронен П.В. Кочубей с супругой. Храм, выполненный в стиле позднего барокко, отличался изысканным декором и пропорциональностью. Его крестообразная форма с пилястрами и колоннами завершалась высокими карнизами. Центральная часть с четырьмя полукуполами увенчивалась массивным восьмериком с полукруглыми фронтонами. Оригинальной особенностью был пол из чугунных плит, под которым скрывались тайные входы.

В 1781 году к западу от храма построили двухъярусную колокольню с простым декором. Церковная территория была огорожена, здесь находилось кладбище, где хоронили местную знать. По преданиям, здесь покоится Самийло Величко, выдающийся казацкий летописец.

В середине XIX века рядом с церковью открылась церковноприходская школа, выпускники которой получали награды от княгини О.К. Кочубей. Здание школы было уничтожено в годы оккупации.

Николай Гоголь часто посещал эту церковь, находя здесь вдохновение для своих произведений. В "Вечерах на хуторе близ Диканьки" он упоминает храм и его росписи, выполненные кузнецом Вакулой. Эти описания продолжают привлекать внимание читателей, ищущих грани между мифами и реальностью в творчестве Гоголя.

Судьба храма была трагичной: в годы гражданской войны он стал ареной борьбы, а в 1930-х годах был разрушен. Впоследствии его использовали как зернохранилище и склады, пока он не превратился в руины.

Восстановление храма началось в 1980-х годах благодаря инициативе И.В. Бугаевича и было связано с юбилеем Гоголя. Киевский институт "Укрпроектреставрация" разработал проект на основе старинной открытки. Работы велись медленно из-за финансовых трудностей, но к 1993 году храм был восстановлен и заново освящен.

Несмотря на некоторые отклонения от первоначальных пропорций, храм радует глаз и напоминает о славной истории края. Восстановление продолжалось и после освящения: в 1998 году активизировались строительные работы, возводилась колокольня, завершались хоры. Настоятель отец Павел Свелович с сыном Юрием работали над иконостасом, а местные художники создали более 50 икон и украсили стены росписями.