Деревянный храм во имя святой Троицы, по предположениям исследователей, существовал еще в XVI веке, но в источниках он впервые упомянут в 1620 году. В этом же столетии здесь появляется Государев Денежный двор, на котором чеканилась серебряная монета. Вокруг проживали соответствующие мастера, именовавшиеся серебряниками – именно они, будучи основными прихожанами Троицкого храма, дали ему прозвание «в Серебряниках». На карте Москвы от этого поселения осталась Серебряническая набережная реки Яузы и одноименный переулок, в котором стоит церковь. В 1657 году она известна уже как каменная, но в дальнейшем здание еще несколько раз расширялось. В 1764–1768 годах на средства Афанасия Гончарова (прапрадеда Наталии Гончаровой – супруги А.С. Пушкина), чья усадьба рядом с церковью сохранилась до наших дней, возводится существующая колокольня. Наконец, в 1781 году супруга купца I гильдии Татьяна Суровщикова жертвует средства на новый храм, который тогда же возводится на подклете и с использованием части стен старого здания.

Есть предположения, что колокольня построена по проекту архитектора К.И. Бланка – автора находящегося неподалеку здания Воспитательного дома. Это один из последних по времени примеров использования стиля барокко в церковном зодчестве Москвы. Сочетание голубоватого цвета с белыми деталями, использование картушей и рокайлей, парные колонны по сторонам арок, декорирование арок и капителей колонн фигурками херувимов – все это свойственно именно барокко. В то же время первый ярус отделан рустом – влияние формирующейся стилистики классицизма. В колокольне церкви Троицы в Серебряниках есть некоторое сходство с колокольней Никольского Морского собора в Санкт-Петербурге, особенно в цветовой гамме и деталях – однако последняя тоньше и изящнее. Жертвователь Афанасий Гончаров, владелец соседней полотняной фабрики, устроил в первом ярусе колокольни церковь в честь Усекновения Главы Иоанна Предтечи – на поминовение своих родителей. В главном храме после перестройки были созданы приделы со старыми наименованиями: во имя Казанской иконы Божией Матери и во имя Василия Великого – последний был создан купцом Василием Суровщиковым. Основная часть церкви не соединяется с колокольней и представляет собой отдельное здание. В нем гораздо больше классицистических черт – пилястровые портики на боковых сторонах, вытянутая трапезная со скромным декором. В то же время завершение церкви выполнено не в виде купола, как это присуще храмам времени классицизма, а виде куба с усеченными углами, на гранях которого расположены овальные окна и лепнина, изображающая крест, раскрытое Евангелие, епитрахиль и кадило.

После революции церковь была закрыта для богослужений и использовалась сначала в качестве жилья, затем для конторских помещений, потом превратилась в склад студии «Диафильм». Из-за повышения уровня Яузской улицы перед Астаховским мостом первый ярус соседних домов и часть нижнего яруса церковной колокольни оказались скрыты новой насыпью, и исторический вид на Троицкий храм исказился. С 1993 года комплекс был передан верующим, однако на время реставрационных работ богослужения проводились только в приделе в колокольне. Лишь в 2001 году была отслужена первая литургия в основной части храма.