Деревянный храм во имя Святой Троицы, как предполагают исследователи, существовал еще в XVI веке, но впервые упоминается в источниках в 1620 году. В том же столетии здесь был основан Государев Денежный двор, где чеканили серебряные монеты. Вокруг жили мастера, называвшиеся серебряниками, которые были основными прихожанами Троицкого храма и дали ему название "в Серебряниках". На карте Москвы от этого поселения остались Серебряническая набережная реки Яузы и одноименный переулок, где стоит церковь. В 1657 году храм уже был каменным, но позже его несколько раз расширяли. В 1764 и 1768 годах на средства Афанасия Гончарова, чья усадьба рядом с церковью сохранилась до наших дней, была построена существующая колокольня. В 1781 году супруга купца I гильдии Татьяна Суровщикова пожертвовала средства на новый храм, который был возведен на подклете с использованием части старых стен.

Считается, что колокольня была построена по проекту архитектора К.И. Бланка, автора здания Воспитательного дома неподалеку. Это один из последних примеров барокко в церковной архитектуре Москвы. Голубоватый цвет с белыми деталями, картуши и рокайли, парные колонны, декор арок и капителей фигурками херувимов, все это характерно для барокко. Первый ярус отделан рустом, что свидетельствует о влиянии классицизма. Колокольня церкви Троицы в Серебряниках напоминает колокольню Никольского Морского собора в Санкт-Петербурге, особенно в цветовой гамме и деталях, однако последняя более изящна. Афанасий Гончаров, владелец соседней фабрики, устроил в первом ярусе колокольни церковь в честь Усекновения Главы Иоанна Предтечи для поминовения родителей. В главном храме после перестройки были созданы приделы во имя Казанской иконы Божией Матери и Василия Великого, последний из которых был создан купцом Василием Суровщиковым. Основная часть церкви не соединена с колокольней и представляет собой отдельное здание с чертами классицизма: пилястровые портики и вытянутая трапезная. Завершение церкви выполнено в виде куба с усеченными углами, на гранях которого расположены овальные окна и лепнина с изображением креста, Евангелия, епитрахили и кадила.

После революции церковь была закрыта и использовалась как жилье, затем для офисов, а позже стала складом студии "Диафильм". Из-за повышения уровня Яузской улицы перед Астаховским мостом первый ярус соседних домов и часть нижнего яруса колокольни оказались скрыты новой насыпью, что исказило исторический вид на Троицкий храм. С 1993 года комплекс был передан верующим, но на время реставрации богослужения проводились только в приделе в колокольне. Лишь в 2001 году в основной части храма состоялась первая литургия.