נסיית “השילוש הקדוש” נבנתה בשנות ה-60 של המאה ה-19 בין השנים 1872-1860 על פי תכנונו של האדריכל מרטין איוונוביץ אפינגר, עבור אלפי עולה הרגל מרוסיה. המבנה הוא המרכזי במתחם מגרש הרוסים וצורתו החיצונית מרשימה ביותר, הכנסייה ממוקמת ברחוב חשין בסמוך לבית המעצר. בימים אלו משמשת הכנסייה מרכז לצליינים ומקום תפילה לקהילה הנוצרית-רוסית בירושלים.
מגרש הרוסים נבנה במאה ה-19 כדי לטפל בדרישת הצליינים, עולי רגל שעלו בהמוניהם מרוסיה הצארית לירושלים העות’מאנית, עבור שרותי לינה, הגנה, הסעדה, שרותי דת ורפואה. הכנסייה הפרבוסלאבית רכשה בשנת 1856 שטח בגודל של 74.5 דונם בגבעה צחיחה חצי קילומטר מחומות העיר העתיקה והקימה עליה מבנים למגורי צליינים רוסים, בית חולים ואת כנסיית “השילוש הקדוש”. מגרש הרוסים ממוקם בין הרחובות הלני המלכה מצפון, ממערב רחוב יפו, ממזרח שבטי ישראל ומדרום בניין עיריית ירושלים.
השם שניתן למתחם הוא “מגרש הרוסים” או “מוסקוביה” מלשון העיר מוסקבה. המקום הוחזק על ידי הממשלה הרוסית עד פרוץ מלחמת העולם הראשונה בשנת 1914. עם עליית השלטון הקומוניסטי בברית המועצות בה הדת נחשבת למוקצה, פסק לחלוטין זרם הצליינים שהגיע בממוצע ל-15,000 צליינים בשנה (בעיקר בחג הפסחא ובחג המולד) ומגרש הרוסים ירד מגדולתו.
בשנת 1864 הרוסים סיימו את בניית המבנה החיצוני בניין כנסיית “השילוש הקדוש”, אולם עקב סיבות תקציביות סיימו להשלים את עבודות הפנים בטקס מפואר שנערך רק בשנת 1872, בהשתתפות אחיו של הצר הרוסי הנסיך ניקולאי.
בניין הכנסייה אופייני לכנסיות רוסיות שהיו נפוצות במאות ה–15 עד ה–19. המבנה כולל אולם מרכזי ושני אגפים – מתכונת שמקורה בתקופת הרנסנס באיטליה. המבנה בזיקאלי מרכזי שבמרכזו ממוקמים שני אגפים מרכזיים, יוצר קווי מתאר דמיוניים של צלב. הכנסייה בנויה מאבן לבנה ולה שמונה מדגלונים בגדלים שונים עם כיפות מצופות נחושת (בעבר היו צבועות ירוק) שעליהן צלבים מוזהבים. בחזיתות הכנסייה פס אופקי דמוי קשתות מיניאטוריות, ואילו בחזיתות שבצדדים – חלונות רנסנסיים שצדדיהם עמודים וכותרות ניאו קלאסיים, בניהם מפרידים חלונות מדומים. בסמוך לכנסייה מצד מזרח נמצא משטח אבן מוגבה עם בור מים שממנו נשאבו מים לשימוש הכנסייה שבמקום.
בשנת 1918, לאחר כיבוש ארץ ישראל על ידי גנרל אלנבי, הבריטים קבעו את מגרש הרוסים כמרכז שלטונם. האזור כולו הוקף בגדרות תיל והכניסות אליו נחסמו. המקום הפך למרכז הפעילות השלטונית הבריטית, מושב המשטרה, בתי משפט, בית המעצר לעצורים פליליים ולאנשי המחתרות. לאחר הקמת המדינה אזור מגרש הרוסים משמש למבני ציבור בהם בתי משפט, מטה המשטרה ומתקן מעצר ויש אומרים שמבני המגדלים שימשו את המודיעין הרוסי עד מלחמת ששת הימים.
ב-6 אוק’ 1964 רכשה מדינת ישראל (על ידי שרת החוץ גולדה מאיר) מידי הרוסים 64 דונם במתחם מגרש הרוסים מתוך 74 דונם במחיר של 4.5 מיליון דולר. בתקופה הנ”ל חסר מטבע זר למדינת ישראל, והתשלום בוצע בפרי הדר בערך של 3.5 מליון דולר – מה שנקרא בזמנו “עסקת תפוזים”. המבנים במגרש הרוסים עברו לידי המדינהף למעט המבנים הבאים: כנסייה השילוש הקדוש, בניין סרגיי וחלק מבניין המשלחת הרוסית שהיום משמש את בית המשפט השלום. במהלך שנות ה-90, עת גברה העלייה של נוצרים מברית המועצות לשעבר, חזרה הכנסייה שבמגרש הרוסים לתפקד עם פעילות שוטפת.
הרוצים לבקר בכנסייה יכולים כיום להיכנס ולבקר בה בלבוש צנוע בלבד בימים א’, ג’, ד’, ה’, ו’, שבת – בין השעות 9:00-13:00