Впервые о храме Троицы Живоначальной в Старых Черемушках упоминается в приказе императрицы Анны Иоанновны от 1732 года, где велено освятить церковь и выдать Антиминс по прошению статского советника А. Т. Ржевского – именно ему принадлежало село, и, соответственно, обитель.
Известно, что в 1879 году на месте старого здания храма возвели новое. Организовал строительство священник Иоанн Забавин, меценатом выступил московский купец Степан Тихонов. А перед Первой мировой над входом поставили колокольню в модном тогда стиле неоклассицизм.
После Октябрьской революции храм Троицы Живоначальной в Старых Черемушках закрылся не сразу, а только в 1935 году. Его помещения отдали сначала соевому тресту, потом спорт-артели.
Однако в 1963 году обитель разрушили окончательно, когда ликвидировали Черемушки, вошедшие в черту Москвы. На месте храма построили бассейн, который простоял очень недолго и превратился в мусорную свалку.
В 1997 году по инициативе жителей Академического района началось восстановление обители. Так вышло, что проектные работы затянулись. Первый проект архитектора Павла Паршикова принят не был, т. к. не соответствовал целям прихожан; за второй – взялся Михаил Панкратов; над проектом часовни работал Александр Корнюков, а воскресная школа, сторожка и дом причта строились по эскизам З. А Загурской. И это ещё не все специалисты, работающие над проектом.
В 2001 году начались строительство. Целевого финансирования не было, пожертвования частных лиц и организаций носили непостоянный и разрозненный характер, поэтому храм достроили только в 2005-м. Интересный факт: когда-то на месте храма был пруд, поэтому, когда вбивали 6-метровые сваи, они не достали до дна, и были заменены на 9-метровые.
Главный престол освящён в честь Живоначальной Троицы, а два других – во имя святого праведного Алексия Московского ( в миру Алексея Мечёва) и митрополита Владимира Богоявленского.
Восстановленный храм Троицы Живоначальной в Старых Черемушках построен в стиле русского узорочья. Он пятиглавый, с шатровой колокольней над входом, просторный и светлый. Его арочная архитектура будто расширяет внутреннее пространство.
Интерьер украшают живопись на стенах, золочёные иконы и резные иконостасы, выполненные мастерами из Сергиевого Посада. Экстерьер – яркий и нарядный. Здание декорировано кокошниками и арочками на барабанах, карнизами в виде гребешков и перевёрнутых треугольников, ширинками (квадратными углублениями) по периметру, а также интересно сочетаются высокие узкие окна с декоративными круглыми окошками.
Сегодня при церкви действует воскресная школа, клуб «Исторической реконструкции», ведутся Евангельские беседы для молодых людей в возрасте до 30 лет; проводятся разноплановые концерты.