Основание храма в честь трёх Святителей было промыслительно связано с открытием в Симферополе Таврической духовной семинарии. Первым ходатаем перед Святейшим Синодом об её открытии был епископ Алексий (Ржаницин). Но из-за отсутствия денежных средств идея не воплотилась.
Сменивший на Крымской кафедре епископа Алексия архиепископ Гурий (Карпов), ныне причисленный к лику святых, предоставил необходимые материалы в Священный Синод, который после их рассмотрения определил: «Открытие Таврической семинарии произвести постепенно в течение 6 лет, начиная со второй половины 1870 года». 30 мая 1869 года императором Александром II было подписано разрешение на открытие в Крыму Таврической духовной семинарии.
Здание семинарии торжественно заложили 11 апреля 1871 года. Здание сооружалось по проекту губернского архитектора К. Н. Еремеева и инженера В. А. Грачёва. Строительством руководил подрядчик Н. А. Масяхин, купец I гильдии г. Севастополя известный в г. Симферополе построением храмов, гимназии, детского приюта.
По мере укрепления значения и роли Таврической духовной семинарии появилась необходимость в сооружении большой, самостоятельной, отдельно стоящей семинарской церкви.
В 1900 году, 18 июля, в честь 25-летия семинарии такая церковь была заложена. В августе 1900 года младший архитектор Таврического Губернского Правления А. И. Карапетов представил в правление семинарии проект и смету церкви. Подрядные работы были предложены известному в епархии строителю церквей бердянскому купцу Николаю Соловьеву.
Работы были начаты в феврале 1901 года и завершены в сентябре 1903 года. Трёхсвятительская церковь была освящена 11 сентября 1903 года.
Храм Трех Святителей пятикупольный: четыре небольших купола расположены на невысоких башенках по углам центральной части. Шатровая крыша переходит в световой барабан, изящный, стройный с восьмью арочными окнами. Его венчает основной купол с крестом.
В том же году инспектор семинарии Р. Соколов составил описание церкви и её интерьера, которое сохранилось до наших дней и содержит в себе следующие сведения:
«Вновь отстроенный семинарский храм представляет высокую, и очень красивую базилику по типу древнехристианских церквей… Внутри храма алтарная часть приподнята над средней частью на две ступени и огорожена дубовым иконостасом, исполненным на Петербургской фабрике Жевержева…
Средняя часть храма с высокой аркой, поддерживающей купол, делится на два нефа. Около каждой стороны арки с запада помещены лучшие иконы старого храма. Стены храма в средней части ещё в недостаточной мере заполнены иконами.
Живопись новейшего смешанного стиля, в котором соединяются строгие черты и красоты старого византийского письма с техническими приёмами нового стиля.
Росписи семинарской церкви выполнены художником Праведниковым Дмитрием Петровичем. Им также были выполнены росписи Духовного мужского училища в г. Симферополе…»
В Трёхсвятительском храме молились выдающиеся деятели Русской Церкви: духовник царской семьи (Государя императора Николая II) епископ Полтавский Феофан (Быстров), который возглавлял Крымскую кафедру в 1910-1912 годах;
о. Сергий Булгаков, философ, в будущем профессор Богословского института в Париже, преподававший в Таврической семинарии в 1919-1920 годах, последний ректор духовной семинарии архимандрит, впоследствии митрополит, Венимамин (Федченков) — знаменитый иерарх Русской Православной Церкви, горячий патриот своего Отечества, духовный писатель, оставивший читателям яркие образы крымских праведников, которых ему довелось наблюдать в свою бытность в Крыму.
После революции и захвата Крыма революционным войсками в ноябре 1920 года, приказом Крымревкома о перестройке учебных заведений Таврическая духовная семинария была закрыта. В1922 году была закрыта и семинарская церковь. В 20-е годы храм был лишен куполов, утратил стенную роспись, а также высокой художественной ценности дубовый иконостас. Была разрушена дворовая колокольня. Долгие годы храм использовался не по назначению, в последнее время — в качестве архива.
В 1989 году Трехсвятительская церковь была передана Симферопольской и Крымской епархии и в ней возобновлены богослужения.
В 1997 году в здании Таврической семинарии было открыто пастырское духовное училище Симферопольской и Крымской епархии. Трехсвятительская церковь снова обрела свое изначальное предназначение — быть домом молитвы для учащих и учащихся.
С 2007 года храму вернули статус семинарского. Теперь под настоятельством ректора Таврической духовной семинарии, митрополита Симферопольского и Крымского Лазаря воспитанники духовной школы ежедневно возносят молитвы пред Престолом Господа Вседержителя.
В 2008 году в храме произведена реставрация.