Среди современных зданий, жилых домов и офисных центров этот храм ярко выделяется своей высокой колокольней, вытянутым шатром и богатым убранством фасадов в псевдорусском стиле. Сегодня с трудом верится, что ещё совсем недавно здание имело гораздо менее ухоженный вид.

Во второй половине XVII века дорога в подмосковное село Шаболово (сегодня это район пересечения Новочерёмушкинской улицы и Нахимовского проспекта) постепенно начинает заселяться. Со временем появляется необходимость в приходской церкви – она строится деревянной в 1698–1699 годах во имя святой Троицы на земле Данилова монастыря. После нескольких пожаров, на средства секретаря Межевой Канцелярии В.П. Булыгина, в 1745–1747 годах было возведено более просторное каменное здание церкви Троицы с приделом Покрова. Следующее расширение пришлось на 1840–1842 годы, когда в соответствии с проектом архитектора Н.И. Козловского появилась широкая трапезная с двумя приделами – Покровским и Никольским – и трёхъярусной колокольней над западным входом. Наконец, в 1885–1895 годах был разобран главный храм XVIII века, на месте которого архитектор Н.В. Никитин построил сохранившуюся до наших дней церковь. Строительными работами руководил архитектор М.П. Иванов.

Трапезная, сооруженная раньше, выглядит строго, с элементами стиля ампир, большими окнами с полукруглыми завершениями и вытянутой колокольней с двумя ярусами звона. Совершенно иначе воспринимается главный Троицкий храм: созданный во время расцвета псевдорусского стиля, он вобрал в себя всю вычурность и красоту этого архитектурного направления. Вернувшись к давно забытому варианту шатровых храмов, архитектор Никитин увенчал основной объём вытянутым шатром, который словно вырастает из нескольких уровней крупных кокошников. Боковые фасады украшены большими окнами с наличниками в формах XVII века и перспективными порталами. Интерьеры церкви вместе с иконостасом были спроектированы Д.Н. Чичаговым – будущим создателем здания Московской Городской думы, одного из наиболее примечательных памятников псевдорусского стиля. Освящённая в 1896 году, церковь вмещала 1000 человек и была одной из крупнейших в округе.

В 1930 году закрытый Троицкий храм власти приговорили к сносу, но эти планы реализовались лишь частично: снесли шатёр и разобрали до первого яруса колокольню – в результате здание превратилось в бесформенный обрубок, в котором узнать его прежнее назначение было затруднительно. Внутри располагались клубы и организации местных заводов и предприятий (например, шпульно-катушечной фабрики). В конце 1992 года храм был вновь освящён усилиями новой общины, но долгое время здание оставалось изуродованным. Лишь в 2000-х появилась возможность провести масштабную реставрацию с воссозданием утраченных элементов: церковь вновь получила колокольню и шатёр над основным объёмом, восстановлены утраченные детали фасадов. Коснулись работы и интерьеров: максимально точно были воссозданы иконостасы и убранство. Помимо возрожденных приделов в самом храме, в подклете освящён дополнительный придел во имя Всех Святых. Сегодня мы можем видеть церковь Троицы на Шаболовке такой, какой она была сто лет назад.