Село Большая Брембола, при речке Вертлянике, находится в 4 верстах от уездного города и в 122–х от губернского. В XVII веке, по переписным книгам 1678 году, это село принадлежало разным помещикам, стольнику Релату, Пятову, Вяземскому, Плохово, Чевкину, Сумарокову, Костерину и Чернцову.
Церковь в Большой Бремболе существовала в начале XVII века, в патриарших окладных книгах 1628 года она записана как церковь святого пророка Илии. В 1706 году вместо бывшей деревянной церкви на средства вотчинника А. И. Янова построен существующий ныне каменный храм. Престолов в настоящее время в церкви три, в холодной во имя Святой Живоначальной Троицы, в приделах теплых в честь Покрова Божией Матери и святого пророка Илии. Утварью, ризницей, святыми иконами и богослужебными книгами церковь снабжена достаточно. Из священных предметов древности в церкви сохраняются, напрестольный крест с 11 частицами святых мощей и Евангелие, печатанное в 1677 году, приложенное помещиком Яновым.
Церковные документы хранятся в целости, копии с метрических книг с 1780 года, исповедные росписи с 1829 года. Причта по штату положено, священник и псаломщик. На содержание их получается, процентов с причтового капитала 70 руб. с 1750 руб., от земли пахотной и сенокосной 135 руб., с хлебного сбора 30 руб., от служб и треб 210 руб., а всего 445 руб. в год. Для священника устроен общественный дом, псаломщик живет в собственном доме.
Земли при церкви усадебной 1 десятина 100 саж., пахотной 29 десятин 146 саж., сенокосной 5 десятин и неудобной 3 десятины 640 саж., а всего 39 десятин 482 саж. План на эту землю имеется. Приход состоит из села, сельца Словенова в 2 верстах от церкви и деревни Короткова в 2 верстах, в которых по клировым ведомостям числится 352 души мужского пола и 383 женского, все православные.
Вплоть до 1969 года храм находился в законсервированном состоянии, после чего местный историко-архитектурный музей вывез всё самое ценное, оставив опись. После этого храм стал стремительно разрушаться. На момент передачи в епархию, в 1998 году находился в удручающем состоянии, оставались лишь стены и купол над летним храмом. Усилиями прихожан и настоятеля удалось с 1998 года по 2011 год восстановить храм. 27 апреля 2011 года в храме произошёл пожар. В результате пожара храм полностью выгорел. После этого несчастья в храме проводится капитальное восстановление по проектам из современных материалов. Восстановлены своды, крыша в зимних приделах, восстановлена кровля над летним сводом, купол над колокольней, внутреннее частичное оштукатуривание и шпатлевание стен, двери, рамы, электрика, отопление. Восстановлена церковная сторожка.
