Троицкий храм г. Обояни был заложен в 1898 году. Он был построен на смену Троицкой церкви, которая была возведена в 1743 году.
Храм строился очень быстро. Службы начались в храме до окончания его строительства. Храм был построен за 10 лет в 1908 году. Он стал центральным храмом г. Обояни, объединив в себе два прихода – приход Троицкого храма и приписной храм Александра Невского. Приход Александра Невского был приписным до 1917 года.
Вокруг Троицкого храма располагался центральный рынок.
В 1917 году храм был закрыт по распоряжению Обоянского Совета народных депутатов и был использован не по назначению.
Весной-летом 1943 года в храме возобновились службы. Так же в это время подвалы храма использовались как бомбоубежище от налетов немецкой авиации.
22 декабря 1990 года были установлены колокола. С 1990 года по 19 августа 1993 года храм был захвачен раскольниками и был освобожден силами ОМОН.
В 2008 году было отмечено 100-летие освящения храма. В 2009 году были начаты внутренние ремонтные работы.