Фундамент будущей церкви был заложен в сентябре 1999 года, при митрополите Нижегородском и Арзамасском Николае. Едва начавшись, строительство было почти сразу же было «заморожено» на шесть с лишним лет. С приходом в Нижегородскую епархию нового руководителя, архиепископа Георгия, работа по строительству храма в Заволжье возобновилась. В июле 2003 года создан общественный некоммерческий благотворительный фонд содействия приходу церкви Пресвятой Живоначальной Троицы г. Заволжье. 7 июля 2003 года на собрании учредителей избран попечительский совет фонда. 4 апреля 2005 года чин закладки первого камня совершил архиепископ Нижегородский и Арзамасский Георгий.
Проект храма, приходская церковь в честь преподобномученицы великой княгини Елизаветы, незадолго до этого возведенный в селе Дивееве, был в значительной степени переработан, при этом увеличилась длина церкви, полностью были изменены колокольня, завершения храма, декорация фасадов. Церковь имеет два престола: верхний в честь Святой Троицы, нижний в честь царя Константина и матери его царицы Елены. Архитектурный стиль постройки, русско-византийский. Объемная композиция, типа «корабль».
2 декабря 2006 года архиепископ Нижегородский и Арзамасский Георгий освятил кресты для храма. Освящение храма состоялось 10 июля 2007 года.
