Первый деревянный храм на месте нынешней Свято-Троицкой церкви возвели в Челябинске в 1786 году. К началу XX века она сильно обветшала и её разобрали. А в 1914 году на её месте освятили новый каменный Свято-Троицкий храм.
Во времена СССР Свято-Троицкая церковь сильно пострадала: купола снесли, имущество разграбили. Помещение отдали краеведческому музею. И только к 1988 году храм восстановили. Реставрационные работы идут здесь и сегодня: воссоздается внутренний интерьер и настенные росписи в васнецовском стиле. В храме хранятся частицы мощей апостола Андрея Первозванного, преподобного Серафима Саровского и Святой Матроны Московской.