На месте часовни находился Сургутский острог, основанный казаками в 1594 году. С большой уверенностью можно сказать, что первый храм на этом месте был построен в конце XVI века. В последней четверти XVII века развалившиеся городские укрепления были заменены двойным острогом с 4-я башнями и встроенной в стену Троицкой церковью. По мере продвижения Российского государства все дальше на восток и юг Сибири, Сургут утрачивает свое военно-политическое значение. Постепенно острог стал приходить в упадок и во второй половине XVIII века его окончательно разбирают.
В 1781-1801 гг. взамен Троицкой острожной деревянной церкви была построена кирпичная одноименная церковь с Никольским и Введенским приделами. Храм был закрыт в 1930 году, здание использовалось как склад, позднее разобрана на кирпич. В 1995 г. на месте храма была построена Троицкая часовня, вошедшая в состав мемориала воинской славы.