Рождение храма Трёх Святителей промыслительно связано с основанием в Симферополе Таврической духовной семинарии. Первым ходатаем перед Святейшим Синодом об открытии семинарии был епископ Алексий Ржаницин. Но из-за отсутствия денежных средств идея не воплотилась. Сменивший на Крымской кафедре владыку Алексия архиепископ Гурий Карпов, ныне причисленный к лику святых, предоставил необходимые материалы в Священный Синод, который после их рассмотрения определил: «Открытие Таврической семинарии произвести постепенно в течение 6 лет, начиная со второй половины 1870 года». 30 мая 1869 года императором Александром II было подписано разрешение на открытие в Крыму Таврической духовной семинарии. Здание семинарии торжественно заложили 11 апреля 1871 года. Здание сооружалось по проекту губернского архитектора К.Н. Еремеева и инженера В.А. Грачёва. Строительством руководил подрядчик Н.А. Масяхин, купец I гильдии г. Севастополя, известный построением храмов, гимназии, детского приюта.
По мере укрепления значения и роли Таврической духовной семинарии появилась необходимость в сооружении большой, самостоятельной, отдельно стоящей семинарской церкви. В 1900 году, 18 июля, в честь 25-летия семинарии такая церковь была заложена. В августе 1900 года младший архитектор Таврического Губернского Правления А.И. Карапетов представил в правление семинарии проект и смету церкви. Подрядные работы были предложены известному в епархии строителю церквей бердянскому купцу Николаю Соловьеву. Работы были начаты в феврале 1901 года и завершены в сентябре 1903 года. Трёхсвятительская церковь была освящена 11 сентября 1903 года.
В том же году инспектор семинарии Р. Соколов составил описание церкви и её интерьера, которое сохранилось до наших дней и содержит в себе следующие сведения: «Вновь отстроенный семинарский храм представляет высокую и очень красивую базилику по типу древнехристианских церквей. Внутри храма алтарная часть приподнята над средней частью на две ступени и огорожена дубовым иконостасом, исполненным на Петербургской фабрике Жевержева. Средняя часть храма с высокой аркой, поддерживающей купол, делится на два нефа. Около каждой стороны арки с запада помещены лучшие иконы старого храма. Стены храма в средней части ещё в недостаточной мере заполнены иконами. Живопись новейшего смешанного стиля, в котором соединяются строгие черты и красоты старого византийского письма с техническими приёмами нового стиля. Росписи семинарской церкви выполнены художником Праведниковым Дмитрием Петровичем. Им также были выполнены росписи Духовного мужского училища в г. Симферополе»
После революции, в ноябре 1920 года, приказом Крымревкома о перестройке учебных заведений Таврическая духовная семинария была закрыта. В1922 году была закрыта и семинарская церковь Трёх Святителей. В 1920-е годы храм был лишен куполов, утратил стенную роспись, а также высокой художественной ценности дубовый иконостас. Была разрушена дворовая колокольня. Долгие годы храм использовался не по назначению, в последнее время — в качестве архива.
В 1989 году Трехсвятительская церковь передаётся Симферопольской и Крымской епархии и снова возвращается к своему духовному призванию. Здесь возобновляются богослужения. 2 апреля 1989 года владыка Варлаам, архиепископ Симферопольский и Крымский, совершил чин освящения храма, и храм начал жить полнокровной молитвенной жизнью.
В 1990 году настоятелем храма был поставлен протоиерей Георгий Северин. В связи с возвращением Таврической семинарии в 1997 году и созданием на её базе по благословению правящего архиерея пастырского духовного училища Симферопольской и Крымской епархии, Трехсвятительская церковь снова обретает свое изначальное предназначение — быть домом молитвы для учащих и учащихся, быть образцом священнического служения для будущих пастырей.
С 2007 года храму вернули статус семинарского. С 2008 года храм начинают активно реставрировать.
