Почти сразу после основания в 1770 году в заволжской степи села Екатериновка началось строительство храма для многочисленных прихожан – крепостных крестьян и дворовых людей графа Алексея Орлова-Чесменского, переселенных на новые земли. Первоначально церковь была выстроена в дереве.

По желанию графа Орлова–Чесменского летом 1806 года деревянную церковь аккуратно разобрали и перевезли в соседнее село Александровку, а на ее месте началось строительство каменной церкви. Через год граф умер, но строительство церкви продолжила его дочь Анна Алексеевна Орлова- Чесменская.

Архитектор церкви – крепостной графа. Строительство церкви было завершено в 1813 году, оно не прекращалось даже во время войны с Наполеоном.

Главный престол был освящен в 1813 году в честь великомученицы Екатерины. Но затем основным становится престол во имя Святой Троицы, освященный в 1828 году. Два престола разместились в приделах: с южной стороны – во имя великомученицы Екатерины, с северной стороны – во имя Николая Чудотворца, освященный в 1842 году

Церковь отапливалась, вмещала до 2000 человек. При ней – каменная колокольня, каменная часовня.

К началу ХХ века Троицкая церковь стала духовным центром всей округи. В ней одновременно служили до 16 священников. они принимали большое участие в жизни села: преподавали в школе, устраивали громкие «читки» православной литературы, стали спектакли…

Последний священник Павел Петрович Преображенский был арестован в 1937 году и через год расстрелян, после чего церковь закрыли. В 1942 году с колокольни были сняты колокола, с куполов- кресты… Учеников училища механизации заставляли кирпичом сдирать фрески внутри храма.

Сначала в церкви размещались механические мастерские, потом хлев. До 1992 года церковь постепенно разрушалась…

В 1992 году по предложению директора Строительно монтажного управления № 11 В.А. Симонова и благоволению епископа Самарского и Сызранского Сергия началась реконструкция церкви. Реконструкция проводилась 2 года 10 месяцев (СМУ-11 построило пол-Самары в 60- 80 годы), и в 1996 году была вновь освящена.

Главный придел в честь Святой Троицы – освящен Архиерейским чином в 1996 году. Южный придел – в честь св. вмц. Екатерины освящен Архиерейским чином 7 декабря 2012 года. Северный придел в честь св. Николая освящен иерейским чином 27 ноября 2011 года.

Реконструкция проводилась на пожертвования прихожан и организаций, на фасаде церкви установлены мраморные доски, на которых указаны имена всех, кто принимал активное участие в восстановлении храма.

В 2013 году в Екатериновке было торжественно отпраздновано 200-летие церкви.