Церковь Святой Троицы одна из старейших церквей Одессы была заложеныа в 1795 году митрополитом Екатеринославским и Таврическим Гавриилом (Банулеско-Бодони).   Первоначально это была деревянная церковь, а 29 июня 1804 года состоялась торжественная закладка каменного храма. Храм был построен по проекту архитектора Ф.Фраполи и весной 1808 года торжественно освящен.

      Первым настоятелем Свято-Троицкого (греческого) храма был протоиерей Иоанн Родесу.      В начале XIX века греческая церковь Святой Троицы была духовным центром греков-патриотов. Греки Одессы горячо поддерживали борьбу за независимость народа Греции.  Начавшееся востание в 1821 году привело к тому, что турецкие власти казнили вселенского Константинопольского патриарха Григория V, боясь его влияния на восставших греков. Выброшенное в море, тело патриарха, обнаружили русские моряки и привезли его в Одессу. Останки патриарха-мученика было захоронено в Свято-Троицкой церкви.

      Кроме этого, в храме и подле него были погребены греческие архиреи, скончавшиеся в разное время. В мае 1907 года у восточной стены храма в специальной пристройке был погребен благотворитель и общественный деятель, один из виднейших членов греческой общины, почетный гражданини города Одессы Григорий Григорьевич Маразли.

      В 1900-1908 г.г. храм реконструирован под руководством архитектора А.Тодорова.

      В период большевистского гонения на Церковь храм был закрыт, помещения его превращены в спортзал, разграблены много численные захоронения.

      После Великой Отечественной войны начинается новый этап в истории Свято-Троицкого (греческого) храма. В 1954 году при Свято-Троицком (греческом) храме учреждается подворье Александрийского патриарха в Русской православной церкви. По утвержденному положению, богослужения совершались на греческом и церковно-славянском языках, а все экзархи, при этом, были гражданами Греции.

      Подворье Александрийской православной церкви просуществовало до 1 апреля 1999 года, после чего, перенесено из Одессы в Москву, а Свято-Троицкой церкви возвращен статус городского храма Одесской епархии Украинской православной церкви.