Место расположения храма уникальное: именно здесь 12-15 августа 1720 года по указу Российского императора Петра I российской военной экспедицией, возглавляемой гвардии майором Иваном  Михайловичем Лихаревым, была заложена крепость Усть-Каменная.
    Первой церковью на территории крепости была походная церковь, привезённая  Драгунским Колыванским полком. Около 1740-х годов её сменила деревянная церковь, освящённая во имя апостола Иоанна Богослова, погибшая от пожара. На её месте возвели новое деревянное здание, которое через 14 лет пришло в ветхое состояние. И тогда по благословению епископа Тобольского Варлаама 26 июня 1789 года был заложен новый, но уже каменный храм, строившийся 20 лет и освящённый в 1810 году. Это и есть дорогой нашему сердцу Свято-Троицкий храм – самое старинное  и самое первое каменное здание в Усть-Каменогорске, памятник архитектуры нашего города. В 2009 году Свято-Троицкому храму исполнилось 200 лет.
    Первоначально он имел три престола: главный – во имя Святой Троицы, левый - в честь  пророка Божия Илии и правый - во имя Иоанна Богослова (в память о первой церкви города). В настоящее время сохранились первые два престола. Прямо над входом была выстроена колокольня с семью колоколами разного веса. Самый большой из них весом в 77 пудов (это более 1200 кг) был отлит в 1828 году мастером Григорием Шишкиным. Такой тип храма «под колокола»  был весьма распространен в провинциальных городах второй половины ХIХ века.
    В 1923 году Троицкий храм переходит в руки обновленческих раскольников, а в 1928 году, на долгие десятилетия, в нем прекращаются богослужения. После закрытия, в Троицкой церкви в разные годы размещались: овощехранилище, картофелехранилище, гарнизонный клуб. В последние десятилетия советского периода в храме размещался склад Военторга №1.