В июне 1930 года, после того как митрополит Евлогий (Георгиевский) с подчинёнными ему приходами и клиром решил выйти из юрисдикции Московского Патриархата, шесть мирян отказались поддержать это решение (пятеро из них — члены Братства во имя святого Фотия). Эти шесть человек сообщили о своём решении заместителю Патриаршего Местоблюстителя митрополиту Сергию (Страгородскому), и Митрополит Сергий благословил митрополиту Литовскому и Виленскому Елевферию (Богоявленскому) осуществлять духовное окормление верующих, пожелавших остаться в лоне Русской Православной Церкви. Со временем к ним присоединились священники, а также епископ Вениамин (Федченков).
3 января 1931 года Администрация приходов Западной Европы во главе с митрополитом Евлогием получила указ от московского Патриархата о том, что Братство святого Фотия и вся его деятельность переходят отныне в ведомство Московского Патриархата, и 6 января поступил указ о запрете митрополита Евлогия и о назначении экзархом Западной Европы митрополита Елевферия.
Во время Великого поста 1931 года митрополит Елевферий многократно приезжал в Париж и служил на частной квартире.
В марте 1931 года вместе с небольшой группой эмигрантов (20−25 человек), оставшихся верными Московскому Патриархату, епископ Вениамин (Федченков) провёл епархиальное собрание, на котором было принято решение о создании прихода. На rue Pétel, 5 был арендовано помещение, раньше служило подвалом велосипедной фабрики. Храм расположился в подвале.
Храм, в соответствии с уставом Братства святого Фотия, имел дввойное наименование — в честь Трех вселенских учителей и святителей (Василия Великого, Григория Богослова и Иоанна Златоуста) в знак верности Вселенскому Православию, а также во имя святителя Тихона Задонского, чтобы подчеркнуть, что эта верность проявляется в лоне Русской Православной Церкви. В храме были освящены два алтаря. В верхнем помещении решили устроить трапезную и монашеские кельи. Душой и вдохновителем этого дела был епископ Вениамин. Освящение и первое богослужение было совершено в день Пасхи Христовой в 1931 году.
С 1931 года при храме начало работать издательство, которое выпускало духовную и просветительскую литературу.
Стараниями епископа Вениамина (Федченкова) и прихожан храма была приобретена Иверская икона Божией Матери, вывезенная из Москвы армией Наполеона в 1812 году.
Со временем храм получил статус Патриаршего подворья и стал известен как Трёхсвятительское подворье. На верхнем этаже была устроена типография во имя отца Иоанна Кронштадшского. В 1933 году, по просьбе архимандрита Афанасия (Нечаева), Леонид Успенский и Георгий Круг расписали первый иконостас прихода.
В марте 1934 года Вениамин (Федченков) отбыл в США, новым настоятелем стал архимандрит Афанасий (Нечаев), скончавшийся в 1943 году. С 1946 года, несмотря на свои скромные размеры и за отсутствием другого храма в Париже, храм подворья получил статус кафедрального собора Западноевропейского экзархата Русской Православной Церкви.
В 1953 году по инициативе епископа Клишиского Николая (Еремина) были открыты Православные богословско-пастырские курсы. Слушатели курсов участвовали в ежедневных богослужениях в Трёхсвятительском храме и проживали в помещениях при храме.
В 1958 году жилой дом, в части которого размещалась церковь, был разрушен. Владельцы земли согласились разместить храм в новом во вновь возводимом здании, при условии, что ни один элемент внешней архитектуры не напоминал бы о сакральном значении помещения. Архитектор Марк Сала, поместил церковь в плане дома, как «торговое помещение». При этом пастырские курсы и монашеская община, существовавшая при подворье, была переведена епископом Николаем (Ерёминым) в Вильмуассон.
Интерьер церкви, устроенный в русском стиле, был украшен фресками и иконами письма Леонида Успенского и монаха Григория (Круга). Работы завершились в 1960 году.
В феврале 1981 года подворье отметило своё 50-летие. Юбилейные торжества возглавил митрополит Минский и Белорусский Филарет (Вархомеев).
В конце 2003 — начале 2004 года архиепископ Иннокентий (Васильев) предпринял капитальный ремонт Трехсвятительского храма.
12 февраля 2016 года в Большом зале Мэрии 15-го округа Парижа состоялся концерт духовной музыки, приуроченный к празднованию восьмидесятипятилетия основания Трёхсвятительского подворья.
