Вместо сгоревшей в 1802 году церкви Иоанна Предтечи (1766 года постройки), с 1802 года начато строительство каменной Троицкой церкви, по заказу и на средства Андрея Баташова на Гусевском заводе. Храм строился до 1868 года с остановкой в строительстве с 1825 по 1847 год. Архитектор храма точно не известен, считается В. И. Баженов или Касимовский архитектор И. С. Гагин.

При А. Баташёве храм был только заложен (1802 год), по смерти заказчика (1825 год) был доведен только до купола. Трапезная и колокольня - до карниза. Хотя в храме уже совершались богослужения, однако окончательно достроен он был в 1847-1868 годах наследниками Баташёва которые сделали значительные пожертвования.

Несмотря на то, что в 1825 году работы были приостановлены, все же в нижнем этаже почти все было завершено, были освящены три престола: во имя святителя и Чудотворца Николая (освящен в 1816 году), во имя первоапостолов Петра и Павла (освящен в 1818 году) и во имя Рождества Христова (освящен в 1823 году).

Главный Троицкий престол освящен в 1868 году (храм на втором этаже).

Церковь сложена из кирпича и облицована белым камнем и сочетает в себе черты барокко, классицизма и псевдоготики. Специалисты утверждают, что Троицкой церкви сложно найти прямых аналогий в России, она напоминала Воскресенскую церковь в Почаеве, построенной Деламотом (1765-1771 годах). Храм считается одним из крупнейших храмов России.

Внутренний вид храма был богат. Об этом вспоминали все, кто хоть однажды был в храме. Были и иконы, и другие святыни. Особенно почитаема была икона Божией Матери Боголюбской, которую пожертвовал Боголюбский монастырь в память того, что рабочие завода в 1865 году горячо принимали у себя этот чудотворный образ по случаю свирепствовавшей в это время болезни. Другая святыня - небольшой серебряный напрестольный крест, в который были вложены частицы мощей святого Иоанна Милостивого.