Церковь строилась для единоверческой общины Томска в 1836-1844 годах по проекту архитектора К. Г. Турского. Меценатом и попечителем строящейся церкви был мещанин П. И. Поздеев. В 1844 году строительство церкви было окончено, и в том же году она была освящена преосвященным Афанасием, епископом Томским и Енисейским.
27 сентября 1937 года церковь фактически перестала действовать согласно решению Томского горсовета. Здание храма было занято конторой автоколонны под гараж, а позже передано Томскому хлебокомбинату под пекарню.
Церковь во имя Святой Живоначальной Троицы // Православные храмы Томска: альбом. – Томск, 2005. – С. 118-137.