В 1989 году, в период перестройки и ослабления государственного давления на православие, жители Азова обратились к местным властям с просьбой о создании православного храма в городе. Разрешение удалось получить только после вмешательства Московского патриарха Пимена, который активно содействовал переговорам с местными властями.

Для нового храма местные власти передали приходу небольшое здание, которое прихожане отремонтировали своими силами. 18 августа 1989 года муниципалитет выделил участок земли для строительства храма. 2 февраля 1990 года была возведена малая церковь для временного служения, и в том же году началась подготовка к строительству более крупного храма.

В 1991 году был заложен первый камень в основание храма, и строительство началось. Первые богослужения в большом храме во имя Троицы Живоначальной прошли уже в 1995 году, хотя строительство еще не было завершено. В 2000 году строительство завершилось открытием новой колокольни, а в 2001 году стены храма облицевали кирпичом и благоустроили прилегающую территорию.

В 2004 году храм был реконструирован и переоборудован, установили резной пятиярусный иконостас. В 2007 году началась роспись внутренних стен храма, которая была успешно завершена. Сегодня храм считается одним из самых красивых в городе.

При храме действуют воскресная школа, духовно-просветительский молодежный центр и факультатив церковно-хорового пения.