Храм був одним із найважливіших католицьких духовних центрів Поділля та протягом століть відігравав значну роль у релігійному й культурному житті краю.
Костел розташований на пагорбі, укріпленому кам'яною підпірною стіною. Архітектурно це однонавний хрестовокупольний храм із п'ятигранними вівтарною та бічними частинами. Будівлю вирізняли високий гонтовий дах із банею, вузькі стрільчасті вікна та характерні риси барокової архітектури.
Історія святині бере початок із XVI століття, коли на місці дерев'яного храму було споруджено кам'яну каплицю. Сучасний костел звів у 1600 році Адам Єронім Сенявський. У храмі знаходилося десять вівтарів, серед яких особливу цінність мав головний вівтар із твором придворного художника Марчелло Баччареллі. При костелі діяли парафіяльна школа та благодійний заклад для нужденних.
У 1962 році Троїцький костел був зруйнований радянською владою під час кампанії з ліквідації релігійних споруд. До наших днів збереглися лише його руїни, які нагадують про багатовікову історію Меджибожа та його архітектурну спадщину.