El templo de la Trinidad es uno de los más modestos de la ciudad; no se tiene información para determinar su desarrollo.
La primera capilla, de fines del siglo XVI, fue casi con seguridad de una sola nave, con muros de adobe y cubierta con armadura. El edificio que existe actualmente podría haberse levantado de cal y canto durante el siglo XVIII, pero el suelo blando y fácilmente inundable de la parte sur de la ciudad le debe haber acarreado problemas similares a los que afrontaron los templos de la Defensa y Consolación con motivo de los terremotos que se registran periódicamente en la zona. La necesidad de reconstrucción sucesiva y el estilo de la fachada permiten suponer que, todavía a mediados del siglo pasado, el templo estuvo sometido a obras mayores; algunos detalles menores son mucho más recientes, ya del presente siglo.
La disposición general del templo adopta la forma de una cruz latina, cuyo eje principal está orientado de norte a sur. El espacio interior en esa dirección está formado por cinco tramos; en el primero están el coro y sotocoro. Este tramo se reestructuró en la primera mitad de este siglo mediante una trabe de concreto y viguetas de acero y bovedilla de ladrillo. La cubierta del coro es similar a la de los siguientes dos tramos de la nave, donde hay bóvedas de cañón corrido separadas por arcos fajones que descargan su peso sobre pilastras adosadas a los muros laterales. En el cuarto tramo está el crucero: cuatro arcos torales y otras tantas pechinas, con las figuras de los evangelistas, soportan un tambor octagonal que, a su vez, apoya la cúpula gallonada de ocho gajos con su linternilla. A los lados, los brazos del transepto están cubiertos por bóvedas de cañón corrido decoradas con motivos geométricos.
El quinto tramo tiene otra bóveda octagonal, solo que sin tambor y sin linternilla; la pintura actual es muy reciente y de escasa calidad.
La fachada es muy sencilla, con dos campanarios en los extremos. Los cubos de las torres están bien delineados y dejan un cuerpo central, donde un par de contrafuertes divide el paramento en tres entrecalles. Abajo, en la entrecalle central, se abre el vano de acceso, sin tímpano o entablamento de por medio; sigue la ventana del coro, flanqueada por pilastras toscas con un par de estrías que se prolongan en el arco de medio punto. Encima y a los lados se dispusieron nichos sobre peanas, con el mismo tratamiento tosco y reciente. Los laterales llevan figuras de ángeles, posiblemente esculpidos a fines del siglo pasado, y en el central se presentó a la Santísima Trinidad.
El perfil mixtilíneo del imafronte también parece de factura reciente y termina en un remate central, de donde surge una cruz de hierro forjado de buena calidad. Los campanarios son muy simples: cada uno consta de pilastras esquineras sobre plintos que flanquean los vanos de medio punto, por donde asoman las campanas; encima sobresalen los cupulines octagonales, con pequeñas linternillas y crucesitas de remate.
