Согласно дошедшим до нас сведениям, самой первой в Красном Селе была церковь св. великомученицы Екатерины, построенная по повелению Императрицы Екатерины I между 1725 и 1727 годами (т. е. в период ее пребывания на престоле). К сожалению, более точной даты основания этой церкви и каких-нибудь сведений о ее убранстве обнаружить не удалось. Известно лишь, что церковь была деревянная и находилась на месте, где впоследствии были построены здания военного госпиталя (современный адрес - ул. Восстановления, в районе д. 13). Просуществовал этот храм недолго - в 1732 г. он был полностью уничтожен пожаром.

В 1733 г. Санкт-Петербургское Духовное Правление выпустило указ о постройке в Красном Селе нового каменного храма, на который Императрица Анна Иоанновна выделила из личных средств 350 рублей. Новая каменная церковь во имя Святой Живоначальной Троицы была заложена 16 августа 1733 года в центре Красного Села и строилась по проекту архитектора Ивана Яковлевича Бланка. Спустя два года строительство храма было окончено, и 20 июля 1735 года ее главный престол был освящен настоятелем Исаакиевской церкви в Санкт-Петербурге протоиереем о. Иосифом Чедневским. По всей видимости, в том же году был освящен и правый придел св. великомученицы Екатерины (храм изначально планировался двухпрестольным). Левый придел свт. Николая Чудотворца был пристроен в 1738 г., однако освящен лишь в 1761 г. В 1822 г. в средней части храма, с правой стороны, был устроен придел святых праведных Симеона и Анны, освященный в том же году настоятелем Петропавловского собора (в Петропавловской крепости) Санкт-Петербурга протоиереем о. Стахием Колосовым.

В 1854 г. по проекту архитектора Александра Ивановича Резанова храм был частично перестроен и расширен, сохраняясь в таком виде на протяжении последующего столетия. В том же 1854 г. по его проекту, с юго-западной стороны от церкви была построена небольшая каменная часовня.

Колокольня храма была достаточно высокой и вместе со шпилем имела высоту 14 саженей, 2 аршина (около 32 метров). Находясь на возвышенности, храм был виден за много верст. Главным внутренним украшением храма являлся высокий пятиярусный иконостас белого цвета с золочеными украшениями. Стены и своды храма были украшены расписными орнаментами. При входе в церковь, с правой стороны, помещалась памятная доска с надписью о ее закладке. На колокольне находилось, в общей сложности, десять колоколов, самый большой и самый старый из которых, весом 164 пуда 4 фунта (2,68 тонны), был отлит еще в 1764 г.

Одной из главных святынь храма считался серебряный вызолоченный осьмиконечный напрестольный крест, внутри которого, в свою очередь, находился другой - кипарисовый, с 72 различными частицами святых мощей и других святынь. Первоначальное происхождение этого креста неизвестно, в храм же он был пожертвован в 1853 году красносельской крестьянкой Марией Никитичной Алексеевой. Другой, также особо чтимой святыней, считалась находящаяся в киоте с левой стороны придела свв. Симеона и Анны небольшая икона Сретения, изображавшая св. праведного Симеона Богоприимца с Младенцем Иисусом на руках, украшенная серебряной ризой с бриллиантами и драгоценными камнями. Икона эта была обретена 11 мая 1800 года близ дороги из Павловский слободы Красного Села в Петербург и прославилась многими бывшими от нее чудесами и исцелениями. Впоследствии на месте ее обретения была построена каменная часовня, и ежегодно 11 мая из Троицкой церкви к ней совершался Крестный ход. В настоящее время этот образ находится в Александро-Невской церкви (см. № 2).

Первоначально сельское кладбище находилось близ церкви, и лишь в годы царствования Императора Николая I из-за боязни, что оно находится близко к Красносельским дворцам, кладбище было ликвидировано и перенесено на расстояние в 1,25 версты от церкви на новое место. Рядом с храмом, вплоть до конца XIX века, разрешалось хоронить лишь священнослужителей - здесь были погребены священник Петр Смирницкий (служивший с 1801 по 1850 годы), священник Михаил Горонович (служивший с 1834 по 1854 годы), священник Василий Медведский (служивший с 1876 по 1899 годы).

С момента постройки Троицкая церковь находилась в ведении Павловского городского правления и лишь в 1812 году была переведена в Епархиальное ведомство.

Согласно приходской ведомости, на 1912 год к Троицкой церкви была приписана церковь св. благоверной княгини Ольги, находившаяся в Дудергофе (см. № 11), и церковь св. преподобного Серафима Саровского в дер. Горелово (см. № 10). Кроме них ко храму были также приписаны две упомянутые выше каменные часовни - в церковной ограде (построенная в 1854 г.) и на месте обретения иконы св. Симеона Богоприимца. Эта часовня была построена в 1865 году на средства почетного гражданина Арсения Николаевича Бородулина и находилась рядом с первой деревянной часовней, устроенной вскоре после обретения чудотворного образа. Согласно той же ведомости, ко храму были также приписаны еще три деревянные часовни, однако когда они были построены и где находились - неизвестно, можно лишь предположить, что они находились в соседних деревнях близ Красного Села - Михайловке, Константиновке, Николаевке, Мухоловой, Перекюли, Койеровой, Горской, Кавелахты, Горелово, Пигелево и других, крестьяне которых и составляли приход Троицкой церкви.

В 1890 г. по инициативе протоиерея Михаила Смирнова в Красном Селе была открыта первая церковно-приходская школа, находившаяся в наемном помещении. В 1903 году для этой школы было построено новое деревянное здание, что позволило увеличить число обучавшихся в ней детей до 160 человек.

Троицкая церковь продолжала действовать и в советское время, первые репрессии против ее служителей начались в середине 1930-х годов, когда в марте 1935 г. был выслан из Ленинграда псаломщик храма Михаил Михайлович Безпалов. Его дальнейшая судьба неизвестна. В августе 1937 года был арестован священник Троицкой церкви Владимир Михайлович Безпалов, а спустя месяц и оставшиеся священнослужители - настоятель храма Василий Григорьевич Крылов и дьякон Петр Михайлович Безпалов. По сфабрикованному обвинению все они были приговорены к высшей мере наказания и 21 октября расстреляны.

Хотя церковь перестала действовать уже фактически с 1937 года, официально она была закрыта по постановлению Леноблисполкома лишь в 1939 году и тогда же переоборудована под клуб, находившийся в ней вплоть до начала Великой Отечественной войны. В это же время была снесена и находившаяся рядом с храмом каменная часовня. В 1941 г., сразу же поле оккупации Красного Села, немецкое командование разрешило открыть Троицкую церковь, и в ней, также как и в находившейся по соседству Александро-Невской церкви (см. № 2), на протяжении двух лет совершались богослужения.

В начале 1944 г., во время контрнаступления советских войск, ведших по Красному Селу сильный артиллерийский огонь, здание Троицкой церкви получило частичные разрушения. В 1960-е годы облик храма изуродовали еще раз - были снесены купол и верхний ярус колокольни. С этого времени вплоть до середины 1990-х гг. в здании бывшей Троицкой церкви располагался Красносельский дом культуры.

Начиная с 1995 г., когда в Красном Селе была образована православная община, администрация Дома культуры дала разрешение на совместное использование здания, а в 1998 году оно полностью было возвращено законному владельцу - Русской Православной Церкви, и в нем начались капитальные реставрационные работы, продолжающиеся и в настоящее время. К 1998 году была полностью восстановлена колокольня, а позднее и церковные апсиды. В 1995 г. Троицкая церковь была включена в число объектов исторического и культурного наследия, как памятник архитектуры федерального значения.

Первую Божественную литургию после чина малого освящения совершил 25 января 1995 г. вновь назначенный настоятель свщ. Александр Ганьжин. Внутри храма к настоящему времени обустроен лишь главный придел Святой Живоначальной Троицы, где находится деревянный иконостас белого цвета, восстановление которого происходит поэтапно, по сохранившимся старым фотографиям. На стенах и колоннах храма, в застекленных киотах помещены несколько больших икон современного письма. С 1997 г. при храме действует воскресная школа для детей, а в 2000 году причтом было начато издание собственной приходской газеты «Свеча».

В настоящее время церковь также планирует начать восстановление разрушенной часовни на нижнем (бывшем военном) кладбище, которая до 1918 г. была приписана к Александро-Невской церкви (см. № 2).

С 1995 года и до настоящего времени настоятелем Троицкой церкви является протоиерей Александр Ганьжин. Современный адрес храма - пр. Ленина (бывшая Санкт-Петербурская ул.), 108.