Почти сразу после основания в 1770 г. в заволжской степи с. Екатериновка началось строительство храма для крепостных крестьян и дворовых людей графов Орловых.

Первая церковь была деревянной. Храм был посвящён великомученице Екатерине, покровительнице императрицы Екатерины Второй и её фрейлины Екатерины Штакельберг, жены младшего брата графа В.Г. Орлова.

По разделу между братьями в начале XIX в., Екатериновка досталась графу А.Г. Орлову, выдающемуся государственному деятелю, российскому военачальнику, который в честь разгрома турецкого флота при Чесме 24.07.1770 получил почётное добавление к родовой фамилии и стал именоваться Орловым-Чесменским.

Строительство каменной церкви в Екатериновке было начато в 1806 г. под покровительством дочери графа А.А. Орловой-Чесменской, которая унаследовала от отца огромное состояние. При ней было завершено строительство храма в Екатериновке в 1813 г., а также возведены каменные церкви в других принадлежащих ей сёлах – Винновке, Переволоках, Новодевичьем.

Первоначально вновь выстроенная церковь по-прежнему именуется Екатерининской, но затем основным становится престол во имя Святой Троицы, освященный в 1828 г. Два престола разместились в приделах: с южной стороны – во имя великомученицы Екатерины, с северной стороны – во имя Святителя Николая Чудотворца, освященный в 1842 г. Перенос основного престола и появление северного придела, возможно, связаны с перестройками храма. По мере роста села к 1842 г. церковь и колокольня были объединены вновь возведенным трёхнефным объёмом трапезной, перекрытой тремя рядами кирпичных сводов, опиравшихся на продольные наружные стены и два ряда внутренних столпов. Здесь и были размещены два дополнительных престола: в северном и южном нефах.

После революции Екатериновка была разорена, но храм при этом не был разрушен. В 1939 г. с него были сброшены кресты. В годы войны в здании размещалась МТС, позже – механизаторское училище. В 1960-х гг. снесли колокольню, в 1980-е гг. была предпринята последняя попытка с помощью техники уничтожить храм. В 1992 г. началось его восстановление. После того как храм был очищен от мусора, началась кладка купола и сводчатого перекрытия трапезной, затем провели отопление. К 09.09.1995 была построена колокольня высотой 43 м. В храме настелили мраморные полы, поставили двухпольные деревянные двери, возвели паперть, построили две часовни, хозяйственный блок, гостиницу. Церковная территория была огорожена, высажены берёзы, липы, ели. В 2009 г. был изготовлен престол, жертвенник и аналой в придел Святой Великомученицы Екатерины. Велась роспись храма.

Документ принятия объекта на охрану: Постановление Правительства Самарской области от 29.07.2014 № 433.егистрационный номер в ЕГРОКН: 631610641820005.