Храм во имя Живоначальной Троицы возведен в 1901–1903 гг. как домовая церковь приюта для мальчиков-сирот православного вероисповедания и является композиционным центром комплекса. Как и сам приют, храм основан на благотворительные пожертвования богатых фабрикантов братьев Петра, Александра и Василия Бахрушиных по проекту архитектора Виктора Васильевича Лебедева.
Церковь имеет два боковых предела. Левый освящен во имя мучеников Адриана и Наталии, правый — во имя преподобного Алексия, человека Божия.
Главный придел — Троицкий, освящен митрополитом Московским и Коломенским Владимир (Богоявленским)18 мая 1903 года.
В 1911 году домовой храм приюта был расписан художниками мастерской Павла Павловича Пашкова. За основу росписи взяли композиции Виктора Михайловича Васнецова из Владимирского собора в Киеве.
Исследования, проведенные в 2003 г., позволяют предположить, что в росписи храма участвовал один из крупных русских художников. Возможно, это был сам Васнецов.
В 1922 г. храм был закрыт, а его имущество реквизировано. В 1970-е гг. купола храма и колокольни были разобраны. А позже разрушилось и главное крыльцо церкви, выполненное в русском стиле.
В 1940-е гг. в здании размещался детский дом, а в 1960-е сюда переехало издательство научной литературы «Мир».
28 января 1999 года храм Живоначальной Троицы при бывшем приюте Бахрушиных был передан Русской Православной Церкви.
В ходе реставрационных работ, начавшихся в 2021 г., специалисты воссоздали белокаменные полы храма, лестницу и центральное парадное крыльцо с шатровым завершением. Кровлю церкви утеплили минераловатными плитами, перекрыли медным листом и оборудовали медной водосточной системой.
Чтобы усилить несущую способность стен, восстановили кирпичную кладку и укрепили поврежденные швы.
В историческом облике воссоздали оконные блоки и белокаменные крыльца с коваными навесами. На западном, южном и северном фасадах заменили входные двери - на точные копии утраченных.
С помощью архивных фотографий отреставрировали декоративные белокаменные элементы фасадов, воссоздали утраченные архитектурные и кованые детали. Все работы проводились высококачественными материалами с соблюдением современных и исторических технологий.