Село Карачарово впервые упоминается в 1571 году, как вотчина Спасо-Андроникова монастыря. Его название произошло от фамилии служивых людей Карачаровых.
Их родословная начиналась с Федора Карачарова, управителя удельного князя М.А.Верейского, жившего во второй половине XV века.
После разорений Смутного времени Карачарово отдали на «строение» царскому стольнику Василию Стрешневу, который не только восстановил село с боярским двором и церковью Трех Святителей, но и основал на Рязанской дороге новую слободку Карачарово с 42 крестьянскими дворами и деревянной церковью иконы Пресвятой Богородицы «Знамение» (с 1646 г.).
По прошению священника Андрея Артамонова, старосты Федора Лаврентьева (и приходских людей, 150 дворов) и разрешению высокопреосвященнейшего Платона, архиепископа Московского и Калужского в 1773-1776 гг. была построена «…каменная во имя Живоначальной Троицы церковь и всем церковным благолепием довольствована и стоит по освящении и готовности».
К этому времени относится и первое захоронение при новой церкви — жены купца Егора Савина, о чем свидетельствует и поныне плита на фасаде.
Дальнейшее строительство продолжалось со «тщанием прихожан» по мере накопления средств.
В 1782-1837 гг. были построены придел во имя иконы Знамение Пресвятой Богородицы и святителя и чудотворца Николая, а в 1833-1834 гг. по благословению митрополита Филарета Московского возведена колокольня.
В сентябре 1812 года, по преданию, в нашем храме молился о победе над Наполеоном фельдмаршал М.И. Кутузов, когда из Москвы выводил русскую армию (и вместе с ней почти все население) по рязанской дороге (в настоящее время это Рязанский проспект и Нижегородская улица).
Это было началом знаменитого «тарутинского маневра» М.И.Кутузова, который позволил ему подготовиться к контрнаступлению и разбить армию Наполеона.
В годы своего патриаршества в храме служил новомученик святитель Тихон, патриарх Московский. Избранный Поместным Собором в 1917 году в столь трудный и трагический период, он был любим верующим народом и часто служил в московских и подмосковных храмах.
Во второй половине 30-х годов на служение в храм был назначен иерей Дмитрий Гливенко, служивший до этого в Кисловодском Свято-Никольском Соборе. В январе 1938 года он был арестован по обвинению в «участии в контрреволюционной группировке», ему вменялось также в вину сокрытие в подвале Свято-Троицкого храма бывшего настоятеля, священника о. Петра Космодамианского, преследуемого властями.
О. Дмитрий был приговорен к расстрелу и принял мученическую кончину 22 марта 1938 года на Бутовском полигоне, где и захоронен. Причислен к лику святых Новомучеников Российских постановлением Священного Синода 6 октября 2001 года для общецерковного почитания. Память его совершается 22 марта, в день празднования памяти 40 мучеников Севастийских.
Перед войной храм был закрыт.
В 1992 году по прошению и хлопотам бывших прихожан и по благословению святейшего патриарха Алексия Второго, храм был возвращен верующим в страшном разорении, оскверненным, обезглавленным, с полуразрушенной до нижнего яруса колокольней. Находившаяся в нем скульптурная мастерская долго не освобождала его.
Первые молебны служились назначенным настоятелем, протоиреем Михаилом Харламовым на улице перед храмом с марта 1992 года.
Вернувшиеся в храм прихожане, помня великолепие своего храма, со слезами на глазах вспоминают, как вместе с казаками добивались его освобождения, вычищали его, приносили утварь, иконы, последние копейки.
В.Н.Балашова, коренная жительница Карачарова, прихожанка храма в четвертом поколении, с детства помнит, как она приходила сюда с мамой, где и дед ее служил старостой.
В 1941 году, она, девчонка 14-ти лет, проходя с подружкой мимо, увидела распахнутые двери и окна храма, из которого выносили утварь, иконы, служебники, Евангелие и бросали в кузов грузовика. Улучив момент, она вскочила на колесо машины, выхватила Евангелие из кузова, спрятала, запахнув пальто, и убежала. Спасенное с Божией помощью служебное Евангелие, она хранила 50 лет дома, веря, что храм снова откроют и вернула в храм.
30 октября 1993 года храм был открыт и освящен к радости прихожан, начался трудный путь его восстановления.
С Божией помощью, ревностию и тщанием настоятеля храма протоиерея Михаила Харламова, священнослужителей, старосты В.П.Васиной, прихожан, жертвователей, силами института реставрации памятников истории и культуры, строителей, руководителей Юго-Восточного округа и Нижегородского муниципального района, храм был воссоздан в своем первоначальном облике. Храм вновь стал духовным центром и украшением района.
О. Михаил закончил свой земной путь в 2001 году. Принимая во внимание его заслуги по восстановлению храма, он был похоронен у церковной стены, незримо благословляя верующих, спешащих на богослужение.
Более чем 200-летняя история храма, восстановленный внутренний облик, старинные дарственные иконы, росписи стен, труды и подвиги многих поколений служащих, труждающихся и молящихся невольно вызывают почтение и молитвенное настроение как у постоянных прихожан, так и новообращенных.
По благословению настоятеля храма иерея Александра Лисовского, продолжаются работы по благоустройству, украшению храма, действует воскресная школа для детей, которые в православные праздники радуют нас своими спектаклями.