Заснування храму на честь трьох Святителів було промислительно пов’язане з відкриттям у Сімферополі Таврійської духовної семінарії. Першим клопоченим перед Святійшим Синодом про її відкриття був єпископ Алексій (Ржаніцин). Але через відсутність грошових коштів ідея не втілилася.
Архієпископ Гурій (Карпов), який змінив на Кримській кафедрі єпископа Олексія і був зарахований до лику святих, надав необхідні матеріали до Священного Синоду, який після їхнього розгляду визначив: «Відкриття Таврійської семінарії провести поступово протягом 6 років, починаючи з другої половини 1870 року». 30 травня 1869 року імператором Олександром II було підписано дозвіл на відкриття в Криму Таврійської духовної семінарії.
Будівлю семінарії урочисто заклали 11 квітня 1871 року. Будівля споруджувалася за проектом губернського архітектора К. М. Єремєєва та інженера В. А. Грачова. Будівництвом керував підрядник М. А. Масяхін, купець I гільдії м. Севастополя, відомий у м. Сімферополі побудовою храмів, гімназії, дитячого притулку.
У міру зміцнення значення і ролі Таврійської духовної семінарії з’явилася необхідність у спорудженні великої, самостійної, окремо розташованої семінарської церкви.
1900 року, 18 липня, на честь 25-річчя семінарії таку церкву було закладено. У серпні 1900 року молодший архітектор Таврійського Губернського Правління А. І. Карапетов подав у правління семінарії проєкт і кошторис церкви. Підрядні роботи було запропоновано відомому в єпархії будівельнику церков бердянському купцеві Миколі Соловйову.
Роботи були розпочаті в лютому 1901 року і завершені у вересні 1903 року. Трьохсвятительська церква була освячена 11 вересня 1903 року.
Храм Трьох Святителів п’ятибанний: чотири невеликі куполи розташовані на невисоких башточках по кутах центральної частини. Шатровий дах переходить у світловий барабан, витончений, стрункий із вісьмома арковими вікнами. Його вінчає основний купол із хрестом.
Того ж року інспектор семінарії Р. Соколов склав опис церкви та її інтер’єру, який зберігся до наших днів і містить у собі такі відомості:
«Знову відбудований семінарський храм являє собою високу, і дуже красиву базиліку за типом давньохристиянських церков… Усередині храму вівтарна частина піднесена над середньою частиною на дві сходинки й обгороджена дубовим іконостасом, виконаним на Петербурзькій фабриці Жевержева…
Середня частина храму з високою аркою, що підтримує купол, ділиться на два нефи. Біля кожного боку арки із заходу вміщено найкращі ікони старого храму. Стіни храму в середній частині ще недостатньою мірою заповнені іконами.
Живопис новітнього змішаного стилю, в якому з’єднуються суворі риси і краса старого візантійського письма з технічними прийомами нового стилю.
Розписи семінарської церкви виконані художником Праведниковим Дмитром Петровичем. Ним також були виконані розписи Духовного чоловічого училища в м. Сімферополі…»
У Трьохсвятительському храмі молилися видатні діячі Російської Церкви: духівник царської сім’ї (Государя імператора Миколи II) єпископ Полтавський Феофан (Бистров), який очолював Кримську кафедру в 1910-1912 роках;
о. Сергій Булгаков, філософ, у майбутньому професор Богословського інституту в Парижі, який викладав у Таврійській семінарії в 1919-1920 роках, останній ректор духовної семінарії архімандрит, згодом митрополит Веніамін (Федченков) — знаменитий ієрарх Руської Православної Церкви, палкий патріот своєї Батьківщини, духовний письменник, що залишив читачам яскраві образи кримських праведників, яких йому довелося спостерігати під час свого перебування в Криму.
Після революції і захоплення Криму революційними військами в листопаді 1920 року, наказом Кримревкому про перебудову навчальних закладів Таврійська духовна семінарія була закрита. У 1922 році була закрита і семінарська церква. У 20-ті роки храм був позбавлений куполів, втратив стінний розпис, а також високої художньої цінності дубовий іконостас. Була зруйнована дворова дзвіниця. Довгі роки храм використовувався не за призначенням, останнім часом — як архів.
У 1989 році Трьохсвятительську церкву передали Сімферопольській і Кримській єпархії, і в ній відновлено богослужіння.
У 1997 році в будівлі Таврійської семінарії було відкрито пастирське духовне училище Сімферопольської і Кримської єпархії. Трьохсвятительська церква знову знайшла своє первісне призначення — бути домом молитви для тих, хто навчає, і учнів.
З 2007 року храму повернули статус семінарського. Тепер під настоятельством ректора Таврійської духовної семінарії, митрополита Сімферопольського і Кримського Лазаря вихованці духовної школи щодня підносять молитви перед Престолом Господа Вседержителя.
У 2008 році в храмі проведено реставрацію.