На месте храма ранее располагался Сургутский острог, основанный казаками в 1594 году. Можно с уверенностью утверждать, что первый храм на этом месте был возведен в конце XVI века. В последней четверти XVII века ветхие городские укрепления заменили двойным острогом с четырьмя башнями, в стену которого была встроена Троицкая церковь.

С продвижением Российского государства на восток и юг Сибири Сургут утратил свое военно-политическое значение. Острог постепенно приходил в упадок и во второй половине XVIII века его окончательно разобрали. В период с 1781 по 1801 годы на месте деревянной Троицкой острожной церкви была построена кирпичная церковь с приделами Введения Пресвятой Богородицы и святителя Николая Чудотворца. Храм закрыли в 1930 году, его здание использовали как склад, а позднее разобрали на кирпич.

Сейчас на месте храма находится мемориал воинской славы. В 1995 году здесь была построена кирпичная Троицкая часовня.