Церковь во имя Пресвятой Троицы с приделом в честь иконы Божией Матери «Живоносный источник» - первый храм обители, первоначально освященный в день ее открытия (1/14 октября 1884 года) в честь Казанской иконы Божией Матери. Здесь перед чудотворным образом Пресвятой Богородицы возносил свои молитвы смиренный старец Амвросий. До 1889 года церковь находилась на месте ныне существующего Казанского собора. Во время закладки фундамента собора, по благословению преподобного Амвросия, старый храм перенесли на монастырское кладбище и 5 июля 1890 года освятили во имя Пресвятой Троицы. В нем был одноярусный деревянный иконостас, отделанный белым с позолотой. 15/28 октября 1891 года здесь отпевали в Бозе почившего старца Амвросия. В правой части храма, по прошению настоятельницы монахини Евфросинии, 24 января 1892 года был освящен придел «в честь Божией Матери Живоноснаго Ея Источника» с деревянным резным двухъярусным иконостасом. В течение восемнадцати лет этот храм оставался единственным в обители (до 1902 года, когда был освящен Казанский собор). После закрытия монастыря Троицкая церковь была полностью разрушена.
Уповая на помощь Божию, этот исторически значимый для монастыря храм всегда надеялись воссоздать. 28 июля 2006 года отслужили молебен и приступили к восстановлению. К осени 2008 года он был возведен под купол, и 17 октября на него уже установили кресты. 25 мая 2018 года по благословению Святейшего Патриарха Кирилла клириками обители было совершено малое освящение храма.
Но еще предстоит много отделочных работ. Внутреннее убранство этой церкви, как и других монастырских храмов, предполагается создавать в своих мастерских.
За храмом расположено старое монастырское кладбище, на котором нашли место своего упокоения несколько поколений шамординских сестер.