Церковь была построена в 1897 году по проекту архитектора Семена Семеновича Эйбушитца всего за 4 месяца и вначале представляла собой лишь существующий ныне центральный крестообразный объем с шатровым завершением.
В годину гонений удельнинский храм сделался средоточием Православия для огромного района, собирая тысячи людей на праздничные богослужения. Множество церквей в те годы были закрыты или разрушены, а уцелевшие действующие храмы, в которых продолжались богослужения, становились островками духовной жизни и подлинного христианского благочестия.
Приход Троицкого храма в поселке Удельная живет уже более века и в наше время продолжает активно развиваться. Сегодня деятельность прихода многообразна. Большое внимание уделяется воспитанию и образованию детей: при храме действует воскресная школа. Литературно-музыкальные программы, подготовленные детьми к церковным праздникам, неизменно становятся значимым и радостным событием в жизни прихода. При храме проводятся концерты духовной музыки, организуются экскурсии в музеи, учащиеся воскресной школы с прихожанами ездят в паломнические поездки по святым местам.