Еще в начале XVIII столетия в городе Харькове существовала деревянная Троицкая церковь. 27 июля 1758 года вместо деревянной была заложена каменная. Ее строительство окончено в 1764 году. В том же году она была освящена. «Каменный Троицкий храм, построенный в 1758-1764 гг., был устроен очень прочно, в длину имел более 30 аршин, в ширину 14 со стенами в главной церкви, а в придельной до 20 арш. для своего времени он был, конечно, очень достаточен». С увеличением населения в Харькове Троицкий храм, расположенный в многолюдной части города, стал мал для прихожан. Существовала еще одна причина, вызывающая неудобство.

С течением времени городские улицы стали возвышаться от мощения и перемощения, а площадь, занимаемая храмом, незаметно стала ниже уровня улиц, «так что приходилось входить в Троицкий храм как бы в древнюю катакомбу. Выпадал и такой случай, что в зимнее время и раннюю весну, когда морозы сковывают землю, при внезапной оттепели и дожде, вода с крыши храма и улиц, не находя для себя удобнейшего стока, вливалась в самую церковь». Появилась необходимость в строительстве нового храма, так как исправить или перестроить прежний, «по причине низменной местности, на которой он стоял, с надлежащим удобством не было никакой возможности».
В 1854 году был составлен проект строительства нового Троицкого храма. Но в 1854 году шла Крымская война и продолжалась она до 1856 года. Время было не совсем подходящим для начала строительства нового храма, тем более, что молиться можно было и в старой церкви, правда тесной, холодной и сырой.

«На светлой седмице 1857 года в семействе одной прихожанки, М.Ф.Першиной, по первому мужу Андреевой, после предварительного семейного совещания, положено предложить временному строительному комитету лучший этаж огромного Андреевского дома (позднее Волжско-Камского Банка) на Рыбной улице для устройства в нем временной домовой церкви, с той именно целью, чтобы разрешить недоумение, препятствовавшее к скорейшему началу постройки, и дать возможность возводить новое здание на месте старой церкви». Этаж был предложен на три года безвозмездно. В огромном Андреевском доме во время Крымской компании помещение, предложенное М.Ф. Першиной, использовали как госпиталь для раненых русских воинов и ратников. Обслуживать их в духовном плане, было поручено священнослужителям Троицкой церкви.

После войны больницу в доме расформировали, но решили что было бы правильным устроить там временную домовую церковь, в память о русских воинах и ратниках, переносивших тяжкие страдания за веру и отечество. Многие из них были напутствуемы таинствами церкви, многие препровождены в другую жизнь. Здесь приносилась бескровная жертва во имя их спасения. Комитет с благодарностью воспользовался предложением Марии Першиной, испросил разрешения на устройство временной домовой церкви на лучшем этаже Андреевского дома, и к 1 мая 1857 года прихожане праздновали освящение. В доме Першиной-Андреевой временная домовая церковь размещалась 4 года и 4 месяца абсолютно бесплатно. Почти вся богатая утварь была перенесена из старой церкви и очень удобно размещена в новой. Старое здание церкви начали ломать в последних числах апреля. За 2 месяца старый храм сломали и вырыли рвы для закладки нового храма.

7 июля 1857 г. происходила закладка храма во славу Святой Единосущной и Живоначальной Троицы, на месте бывшего каменного Троицкого храма. Почти за два года огромное здание Троицкого храма было выстроено. В 1860 году оштукатурили стены, настелили полы, вызолотили и водрузили на всех 6 куполах кресты. Иконостас был изготовлен талантливым резчиком, государственным крестьянином В. Гетьманом.
24 сентября 1861 года главный престол во имя св. Троицы был освящен преосв. Макарием, епископом Харьковским, а придельный, с южной стороны, в честь Рождества Пресвятой Богородицы (храм 8 сентября) освящен 1 октября местным протоиереем. Придельный престол с северной стороны во имя препод. Алексея, человека Божьего (храм 17 марта), был освящен высокопреосвященным Макарием, архиепископом Харьковским, 3 июня 1862 года.
В 1763 году возле самой Троицкой церкви бывшие «между жильями, кузнецкие ряды со всем строением, не оставляя ничего, вывезти над реку Харьков, в неопасное от пожаров место и далее от жилья». Из описи, составленной в 1817 году, видно, что в то время храм был беден. К 1900 году Троицкая церковь по богатству своих украшений была первая после Собора.
В 1835 г. начали скупать дома и места, окружающие Троицкую церковь. Указом Святейшего Синода, 31 октября 1866 г. приходскому попечительству Троицкой церкви г. Харькова разрешено было устроить при входе в ограду церкви часовню, в память 4 апреля 1866 г, дня чудесного спасения жизни Государя Императора, с надписью внутри оной золотыми словами «Господи, спаси Царя и услышины. 4 апреля 1866 года». В 1869 году приходское попечительство Троицкой церкви открыло в церковном доме начальное народное училище.
В 1902 году церковь отремонтировали и обновили иконостас.
После революции 1917 года в здании храма на многие годы «поселился» хлебозавод.
В 1992 году здание было возвращено церкви.

Инф.streets-kharkiv.info