Вот уже более трехсот лет прошло с того момента, когда патриарх Московский и всея России Иоаким благословил князя Михаила Черкасского (тогдашнего владельца села Останкино) на строительство новой каменной церкви, взамен старой деревянной, стоявшей в его селе и освященной в честь Троицы Живоначальной. В новом храме князь собирался добавить два придела во имя Пресвятой Богородицы иконы Тихвинской и Св. Прп. Александра Свирского. Церковь князь Черкасский просил разрешить строить на новом месте, потому как на старом месте в прошлых годах прошло моровое поветрие, и было множество захоронений. Челобитная о строительстве каменного храма была подана князем в сентябре 7186 г. с сотворения мира (1678 г. от Р.Х.).
Село Останкино (Осташково на Суходоле) известно по письменным источникам с 1548 года, после Смутного времени это село стало вотчиной князя Ивана Борисовича Черкасского. Из письменных документов следует, что в 1617 году здесь была церковь во имя Живоначальной Троицы, пашни, пруд, мельница, слободка Бояркина, двор боярский, речка Копытенка (которая после 1920 г. была заключена в трубу, и теперь над ней завод «Калибр» и Звездный бульвар). Церковный штат был небольшим: священник, дьячок для прислуживания в алтаре, и пономарь, он так же был звонарем и мог заменять дьячка, просвирница.
В 1625-1627 годах была построена новая деревянная церковь. Имение перешло во владение князя Якова Кудентовича Черкасского, а после его смерти селом стал владеть князь Михаил Яковлевич Черкасский, который и решил построить взамен старой, обветшавшей деревянной церкви, новую, каменную. Старший сын князя Петр в 1696 году женился на княжне Марье Борисовне Голицыной (дочери наставника царя кн. Голицына), а младший – на Аграфене Львовне Нарышкиной, дочери дяди царя Петра. Князь Черкасский был крупнейшим землевладельцем, во владении его находилось 9083 двора. Останкино было в XVII веке главной подмосковной усадьбой Черкасских. На протяжении всей своей жизни князь Михаил Черкасский много строил, в 1667 году он построил церковь во имя св. Николая Чудотворца в Ново-Спасском монастыре, церковь во имя св. Николая Чудотворца с приделом св. Алексия, митрополита Московского в селе Никольском на реке Зинке (где теперь Химки); новую каменную церковь во имя Владимирской иконы Божией Матери на территории Кремля; церковь Живоначальной Троицы в Останкине; каменную церковь Рождества Христова в селе Осташково на Клязьме; Троицкий Островоезерский монастырь в Ворсме; деревянную церковь в с. Ивани; каменную церковь в Томске, где он завел первые кирпичные заводы и возвел первые каменные здания.
Главной подмосковной резиденцией Черкасских было Останкино. Всего в версте от него находилась Троицкая дорога, ведшая в Лавру преподобного Сергия, и царское село Алексеево. Новый храм, расположенный в непосредственной близости от усадьбы, был домашней церковью Черкасских, имел три придела: северный придел, освященный 03 февраля 1683 году во имя Тихвинской иконы Божией Матери , южный- во имя св. Александра Свирского, освящен 01 августа 1691 года; центральный- во имя Живоначальной Троицы, освящен 03 июня 1692 года, этим же годом датируется иконостас. Не раз знатные особы, в том числе и члены царской семьи останавливались по пути в Троице-Сергиеву Лавру в усадьбе Черкасских, молились в их домашней церкви. Известно, что в 1856 году перед прибытием императора Александра Второго «для жительства в доме местного владельца и говения в храме села Останкина» иконостас был возобновлен, иконы в нем поправлены. Иконостас церкви Троицы Живоначальной в Останкине интересен тем, что состоит из девяти ярусов, рамки на иконах оформлены сквозной высокой золоченой резьбой; колонки, перехваченные на треть от основания барочным кольцом, витые или обвитые резными виноградными лозами. Внешне и по звучанию иконостас в целом походит на орган - невиданный в православных храмах новый инструмент, в котором иконные проемы разновелики по высоте и длине, имеют разную конфигурацию, и ни один из рядов не повторяет другого.
В XVIII веке Останкино продолжало оставаться главной подмосковной резиденцией Черкасских. Но с перенесением столицы в Санкт- Петербург, владельцы не часто бывали в своей усадьбе. Однако, в 30-е годы Останкино вновь обретает былое значение. Князя Черкасского уже не посылают по службе в Сибирь, и летнее время он с семьей проводит в Останкине. В июле 1730 проездом в Троицкий монастырь, посещает усадьбу Черкасских императрица Анна Иоановна, а в 1742 году (четыре раза: 10 и 20 июля, 28 сентября и 27 октября) князь Алексей Михайлович Черкасский принимал Елизавету Петровну. Князь скончался в том же году 04 ноября. После его кончины осталась горячо им любимая дочь Варвара, камер – фрейлина Ее Императорского Величества, которую сам Петр Первый учил стрелять из лука, перед которым она танцевала менуэт, и которую в январе 1743 г. княгиня Марья Юрьевна Черкасская выдала замуж за графа Петра Борисовича Шереметева. Молодые переселились в Кусково, и Останкино на время погрузилось в исторический сон. До кончины графини Варвары Алексеевны в 1767 г. храм оставался в неприкосновенности, так как Останкино и Троицкая церковь были для нее святыней. Но после Петр Борисович изменяет внешний облик храма, возобновился иконостас, появляются новые иконы, новые святыни. В 1788 умирает граф, оставив Останкино сыну Николаю.
С наступлением нового, XIX века, Шереметевы перебираются в Петербург, где вскоре в родах умирает молодая графиня. Безутешный граф жертвует на строительство богоугодных заведений, возводит крупнейший странноприимный дом, в котором бесплатно, на средства графа в течение трех дней могли проживать, питаться и получать медицинскую помощь огромное число паломников (ныне это всем известный Институт Скорой помощи им. Склифосовского). Спустя шесть лет умирает и сам граф, имение переходит по наследству к малолетнему сыну князя Дмитрию Николаевичу, при котором храм вновь ремонтируется, реставрируется, резко изменяется состав иконостаса, заново расписываются стены. В 1851 году была расписана паперть, на следующий год главный алтарь. Останкино той поры было одним из прелестнейших мест ближнего Подмосковья, в его рощах любили прогуливаться люди всякого звания и сословья. С 30-х годов открывается для прогулок всех желающих увеселительный сад, флигеля сдаются разного звания московским жителям на лето. Граф Димитрий Николаевич часто навещает усадьбу. В одно из посещений Останкина Императором Николаем Первым он, будучи вместе с графом на балконе усадьбы, посетовал, что роща, растущая за прудом, мешает любоваться видом на Москву. В следующий свой приезд императору с балкона открылась просека с видом на колокольню Ивана Великого в Кремле. В 1856 году император Александр Второй при восшествии на престол выбрал Останкино местом говения императорской четы. Весь храм был возобновлен, иконы поправлены, наружные стены и кровля перекрашены, живопись на внутренних стенах промыта, кресты позолочены. 18 августа 1856г. царская семья прибыла в храм, был прослушан молебен с провозглашением многолетия, царственные особы приложились к кресту, были окроплены святой водой. Затем в глубоком уединении постом и молитвой императорская чета готовилась к торжеству коронования и миропомазания. 25 августа, отслушав литургию, царская семья отбыла в Москву. На следующий день в Успенском соборе Кремля состоялось венчание на царство.
Граф Дмитрий Шереметев был благочестив и нищелюбив, часто бывал на поклонении святыням. Летом 1866 года им был привезен в Останкино чудотворный образ - Иверская икона Божией Матери. В храме была отслужена литургия, затем крестный ход с чудотворной иконой проследовал во дворец, где был отслужен водосвятный молебен. Потом икону носили по домам местных жителей, всего состоялось семнадцать молебствий. В тот же день, к вечеру икону возвратили в Москву.
В 1875 году новым владельцем имения графом Александром Дмитриевичем Шереметевым ассигнуются работы по ремонту и наружной реставрации храма. Заново открытые формы архитектуры и убранства церкви так понравились, что было решено выполнить ее подробные чертежи и планы, как памятника архитектуры и зодчества.
В 1919 году приход по бедности и малолюдству вынужден был спуститься из верхних храмов в подклет, где был освящен престол во имя св. Николая. 23 апреля 1922 года из храма изъяли ценности, при этом вес окладов с икон и Евангелий составил 4 пуда 1 фунт 12 золотников серебра. В 20-е годы храм претерпевает крайнюю нужду и бедность. Предположительно в 1930 году приход был упразднен, а храм перешел во владение Антирелигиозного музея искусств совместно с финансовым отделом Дзержинского района Москвы. Наркомпит складировал в подклет храма картофель. С января 1935 года музей получает храм в свое ведение, лучшие памятники храма были расхищены. Церковь демонстрировалась музеем как памятник архитектуры XVII века. С начала Великой Отечественной войны музей был закрыт, в храм перенесли все наиболее ценное имущество из дворца; с тех пор помещение храма служило хранилищем. В 1970-е годы началась реставрация иконостасов, стенописи, ремонт кровли, фасадов. В 1980-е годы в церкви устраивали концерты духовной и светской музыки XVIII века в исполнении камерного ансамбля.
23 марта 1991 года Святейший Патриарх Московский и всея Руси АлексийII освятил престол в честь Святой Живоначальной Троицы.
31 декабря 1994 г. архиепископ Владимирский и Суздальский Евлогий освятил южный придел во имя св. прп. Александра Свирского.
14 августа 1996 г. архиепископ Истринский Арсений освятил северный придел во имя Тихвинской иконы Божией Матери.
На протяжении почти девяти лет здесь находилось подворье Свято - Введенского монастыря Оптина Пустынь, а ныне Патриаршее подворье.
За эти годы трудами и молитвами духовенства храма, его настоятеля, была создана довольно крупная православная община в приходе. Прихожане помогают в восстановлении храма, в его благоустройстве. Паства во главе с духовенством неустанно молится о спасении России и всех христиан православных. И в трудные моменты, во время штурма Телецентра, и во время пожара в Останкинской телебашне, грозившей упасть на жилой микрорайон, и в будни , и в праздники, братия молится о нас.