Podobnie jak wiele innych cerkwi parafialnych w Moskwie, również cerkiew Trójcy Świętej straciła cenne wyposażenie podczas akcji konfiskaty kosztowności cerkiewnych w 1922. Cerkiew pozostawała czynna do 1935, gdy władze zdecydowały o jej zamknięciu i przekazaniu Państwowemu Muzeum Antropologii z przeznaczeniem na laboratorium i magazyn. Protesty parafian nie zostały uwzględnione.
W kolejnych latach świątynia była użytkowana przez różne instytucje (jedną z nich był Instytut Geofizyki. W latach 70. XX wieku, gdy posiadała już status zabytku, została odrestaurowana z zewnątrz. Zniszczeniu uległo natomiast wyposażenie obiektu, w tym barokowy ikonostasСвятейший Патриарх Кирилл совершил чин великого освящения храма Святой Живоначальной Троицы в Хохлах. Rosyjski Kościół Prawosławny odzyskał budynek w 1992, zaś jego wielkiego poświęcenia dokonał w 2010 patriarcha moskiewski i całej Rusi Cyryl.
Obiekt wzniesiony jest z cegły i bogato zdobiony z zewnątrz rzeźbą w białym kamieniu. Nawa świątyni wzniesiona jest na planie prostokąta, na którym znajduje się ośmioboczny bęben zwieńczony latarnią z cebulastą kopułką.