Первая Троицкая церковь была построена в Бугуруслане в 1898 году, закрыта в 30-х годах ХХ века, а затем разрушена.
В 1992 году в Бугуруслане был вновь зарегистрирован приход в честь Святой Троицы. Была построена деревянная церковь, но в 2003 году она сгорела.
В том же 2003 году на месте сгоревшей церкви было начато строительство каменной церкви в честь Святой Троицы.
6 ноября 2008 года митрополит Оренбургской и Бузулукской епархии Валентин освятил купола храма. Купола приобрел меценат — житель Бугуруслана Пятаев Юрий Венедиктович. 19 августа 2010 года, в день Преображения Господня, был освящен и сам храм.
