Храм был одним из важнейших католических духовных центров Подолья и на протяжении столетий играл значительную роль в религиозной и культурной жизни региона.
Костёл расположен на холме, укрепленном каменной подпорной стеной. С архитектурной точки зрения это однонефный крестово-купольный храм с пятигранными алтарной и боковыми частями. Здание отличали высокая гонтовая крыша с куполом, узкие стрельчатые окна и характерные черты архитектуры барокко.
История святыни начинается в XVI веке, когда на месте деревянного храма была построена каменная часовня. Современный костёл возвел в 1600 году Адам Ероним Сенявский. В храме находилось десять алтарей, среди которых особую ценность представлял главный алтарь с произведением придворного художника Марчелло Баччарелли. При костёле действовали приходская школа и благотворительное учреждение для нуждающихся.
В 1962 году Троицкий костёл был разрушен советской властью в ходе кампании по уничтожению религиозных сооружений. До наших дней сохранились лишь его руины, напоминающие о многовековой истории Меджибожа и его богатом архитектурном наследии.