Первые записи в летописях гласят, что в 1365 году «заложица церковь каменную Святую Троицу на Редятине улице» на деньги югорцев — объединения новгородских купцов торговавших пушниной с Югрой (Приуральем). Эта корпорация продавала шкурки соболя, горностая, песца, черной куницы и белого волка на европейские рынки, что по значимости было сопоставимо с восточными пряностями. Фактически эти товары приравнивались к золоту, меха были основной «валютой» на севере, а пряности на юге. Церковь Троицы стала духовным центром югорцев.
Летописи упоминают о неоднократных пожарах в храме — в 1526, 1554, 1611 годах, а также о реставрациях в 1623, 1708 годах. Фактически в 1734 году церковь Троицы в Ямской слободе была отстроена заново на старой основе.
В 1789 году к церкви Троицы с западной стороны пристроили деревянный придел Луки и трапезная, рядом установили деревянную колокольню, которую перенесли из Десятинного монастыря. Однако все они сгорели во время пожара в 1829 году. На их месте в 1832 году возвели каменные строения — новый придел и колокольню. Еще один пожар церковь пережила в 1838, но вновь была восстановлена в последующие годы.
Особую ценность представляют остатки фундамента 1365 года, раскрытые в подвальной части церкви Троицы во время реставрации. На северном фасаде храма в киоте над входом находятся фрагменты фресок XVIII века. На барабане сохранился декор из богатых изразцов — рельефной разноцветной керамической плитки, которая широко применялась в оформлении храмов и монастырей Великого Новгорода. В качестве экспонатов их можно увидеть также на выставке «Изразцы в собрании Новгородского музея» в Никольском соборе на Ярославовом дворище.