История Свято-Троицкого храма насчитывает несколько веков. Изначально он был деревянным и освящен в честь святителя Николая Чудотворца, с приделом святых Симеона Богоприимца и Анны Пророчицы. Позднее храм переименовали в честь Пресвятой Живоначальной Троицы. В его ограде долгое время находилась часовня с особо почитаемой иконой святителя Николая.

Каменное здание храма было возведено в 1808 году и спустя 40 лет подверглось значительной реконструкции.

В 1932 году храм оказался в списке церквей, подлежащих закрытию. На основании стандартной формулировки того времени о «многочисленных ходатайствах трудящихся» церковь была закрыта. До 1939 года в ней размещался зерносклад. Однако с 1939 года власти вновь разрешили проводить богослужения, и храм действовал до середины 1950-х годов. В 1953 году его снова закрыли из-за ветхости и аварийного состояния. В конце 1950-х годов, когда снимали кресты и крышу, возле храма собралась толпа верующих, но их протесты не были услышаны. После закрытия в здании разместили склад, и более двадцати лет ремонт не проводился. После реставрации в 1982 году здесь открылся Дворец пионеров.

В 1992 году здание храма вернули верующим. Настоятелем стал отец Виктор (Толстиков), который начал восстанавливать здание. Прихожане вместе с ним разбирали сцену и перекрытия. Отец Виктор вспоминал, что изначально в храме было много мусора, битого кирпича и пыли. Постепенно был создан иконостас, изготовлены аналои и установлены подсвечники.

С 1996 года восстановление продолжил новый настоятель, отец Алексий (Лупорев). Благодаря его усилиям были воздвигнуты иконостасы, обновлены полы и подготовлено убранство храма к освящению. Изготовлены киоты, стены оштукатурены и подготовлены для росписи.

В 2000 году завершилось строительство колокольни, установлены кресты и отреставрирован купол. Восстановление храма проходило при поддержке президента Международного фонда «Поколение», депутата Государственной думы А.В. Скоча, администрации района и города, возглавляемой Ф.Е. Сулимом, и Алексеевского ПМК № 19 под руководством В.И. Сюсюкалова.

В 2006 году были проведены внутренние ремонтные работы: отреставрирован пол и установлен новый иконостас. Одновременно велись наружные работы: заменены оконные рамы, уложена асфальтная плитка вокруг храма, отреставрирован фундамент и перекрашены стены.

26 ноября 2006 года храм был освящен архиепископом Белгородским и Старооскольским Иоанном.