Каменный Троицкий храм, расположенный в центре города, построен на месте упраздненного древнего монастыря. Храм и колокольня, выстроенные в стиле барокко в 1776-1788 гг., сначала стояли отдельно. В 1808 г. их соединили просторной трапезной в стиле классицизма; в храме были освящены два придела: в честь Успения Божией Матери и во имя святителя Николая. Церковь пострадала при пожаре 1860 г., после чего обновили Успенский придел и колокольню, а в 1877 г. — иконостас. В храме служил священником историк рязанского края И.В.Добролюбов.

С 1930-х гг. в церковном помещении располагается Зарайский историко-художественный музей. Интерьер храма искажен устройством межэтажного перекрытия.