Храм Троицы Живоначальной в Останкине является памятником архитектуры, памятником старорусского культового зодчества, одной из кульминационных точек в развитии , дом 7 стр.2.
Первая деревянная церковь в селе Осташково (позднее Останкино) была построена в 1584 году при .
Прошение о постройке каменного вотчинного храма при господских хоромах подано в 1677 году князем в 1692 году.
Шатровая колокольня храма в 1739 году была разобрана и к 1754 году вместо неё была построена колокольня в стиле .
Силуэт храма тогда был обогащён и иными прибавлениями в , напоминающий притворы ярославских храмов.
Конструктивно это типичный для своего времени бесстолпный , тестя М. Я. Черкасского.
22 апреля 1922 г. в церкви было произведено изъятие ценной утвари — всего вывезено свыше четырех пудов серебра.
В 1919 — 35 гг. богослужения совершались только в нижнем Никольском храме, так как приход находился в бедственном положении. Музей, который открылся при усадьбе «Останкино», после продолжительных хлопот, получил в 1935 г. в свое ведение и Троицкий храм. Помещения церкви использовали как выставочный зал, а сам храм показывали как памятник архитектуры XVII в.
В 1970-е гг. здесь были отреставрированы иконостасы, поновлена стенопись, отремонтированы кровля и фасады здания.
С 1980 года в храме проводились концерты духовной музыки. От первоначального резного иконостаса в стилистике нарышкинского барокко сохранилась только нижняя часть с царскими вратами.
Вопрос о возобновлении служения в храме был поднят в 1990 году, который был решен положительно, главный придел храма освятил 23 марта 1991 года патриарх Алексий, южный придел освятил 31 декабря 1994 года архиепископ Владимирский и Суздальский Евлогий, а северный 14 августа 1996 года архиепископ Истринский Арсений. В храме разместили подворье Оптиной пустыни, службы в нём проводятся по монастырскому чину.
При храме действуют воскресная школа, паломническая служба, община окормляет Мытищинскую школу-интернат.
