Церква Пресвятої Трійці була споруджена четвертою з часу заснування Зарваниці, після того як 1754 р. згоріла дерев’яна церква. Її було збудовано за сприяння тодішнього власника села графа А. Мйончинського. Матеріалом для будівництва слугувало каміння, взяте зі зруйнованого татарами замку в с. Полісюки.

Одразу після завершення будівництва до храму були перенесені дві чудотворні ікони — Богородиці і Розп’ятого Спасителя (див. Марійський духовний центр у Зарваниці). Ікону Матері Божої було встановлено над лівим бічним престолом, а Розп’ятого Ісуса — в головному престолі.

Окрім двох чудотворних ікон, у церкві Пресвятої Трійці та Покрови Пресвятої Богородиці є ще одна реліквія — мощівниця з мощами мучеників раннього християнства. У 1867 р., коли відбувалося коронування Зарваницької чудотворної ікони Матері Божої, Апостольська Столиця надала її цьому храмові, щоби підкреслити святість місця. З 1990-х років мощі мироточать. Зафіксовано багато випадків чудесних зцілень.

За радянських часів, коли храм використовували як зерносховище, чудотворні ікони зберігалися у місцевих жителів вдома. І лише у 1988 р. їх передали до церкви.