Закладка старообрядческого Троицкого храма 28 июля 1909 года. Строился церковь на средства Анисима М. Мальцева (достраивал брат Паисий) с 1910 года, к осени 1912-го строительство закончилось. В октябре подняли 17 колоколов. Строителем храма являлся, по сведениям местных историков, инженер Антонов, который работал под непосредственным наблюдением архитектора Федора Шехтеля. В течение 1912–1913 года проведена наружная отделка церкви. Анисим Мальцев за большие деньги приобрел несколько сот драгоценных дониконовских икон, которые в 1915 году размещены в храме. Иконостас и ризы выложены серебряной вызолоченной басмой. В храме имелись уникальные мозаичные панно на северном и южном фронтонах и над главным входом — иконы «Троица», «Спас Нерукотворный», «Знамение». Иконостас и ризы в пяти ярусах выложены серебряной вызолоченной басмой.

Начиная с 1919 года, из Троицкого храма изымалось церковное имущество: серебряная утварь, канделябры, иконы, сусальное золото с главок. Затем государство наложило непомерный налог на здание, и старообрядческая община, в связи с отсутствием средств, вынуждена была письменно отказаться от здания.

В 1930 году разрушаются шатры центрального объема и колокольни Троицкого храма. Разобрана верхняя звонница, все апсиды, алтарная преграда. Со второго яруса колокольни сбросили знаменитый колокол, он разбился. Здание церкви приспособили под театр. Театр получил имя Чапаева. Здание страшно изуродовано, алтарь превращен в сценическую коробку.

После закрытия театра здание храма пустовало и разрушалось, позже использовалась под зерносклад. От проекта Шехтеля не сохранилось ничего. Искалеченный храм узнать было невозможно. В 1964 году здание передано на баланс завода им. Ф.С. Дзержинского под клуб.

В 1989 году здание официально передано Русской Православной Церкви. С первых дней началось активное восстановление храма под руководством отца Анатолия Шумова. Когда освободили северную сторону от танцевального зала, взору балаковцев открылась сияющая золотом в утренние часы яркая мозаика «Знамение». В 1996 году восстановили шатер с главкой и крестом, затем звонницу колокольни. Выполнено инженерное обследование несущих конструкций центрального шатра и выявлен разрыв стяжки основания барабана. Вес шатра с внутренним куполом составлял 220 тонн. Дальнейшее воссоздание было невозможно без обеспечения необходимой несущей способности конструкций. В 1999 году металлический каркас огромного центрального шатра установлен на восемь башмаков барабана. Шатер увенчан позолоченной шлемообразной главой с крестом, приобретенной на средства, выделенные администрацией города.