Kościół znajduje się przy ulicy Jana Pawła II wbudowany w ciąg budynków, pomiędzy Muzeum Lat Szkolnych Stefana Żeromskiego a Wyższym Seminarium Duchownym. Pierwsze wzmianki o istnieniu tego kościoła, czy też raczej wtedy - kaplicy sięgają 1602 roku. Stały tu wówczas dwa murowane budynki wystawione po bokach kaplicy, w których mieścił się szpital Św. Trójcy. Miał on przede wszystkim służyć starym kieleckim górnikom. W północnym budynku znajdowało się probostwo oraz przytułek - szpital dla mężczyzn, w południowym - przytułek dla kobiet. Komunikacja między nimi odbywała się poprzez chór kościelny. Obecny kościół św. Trójcy, murowany powstał staraniem ks. Macieja Obłomkowicza, kanonika kieleckiego. W miejscu kaplicy powstał kościół, który poświęcono w 1646 roku. Budynki szpitala nie zachowały się. W tym miejscu stanęły gmachy: seminarium i szkoły.
Kościół od 1727 roku został kościołem seminaryjnym, a później gimnazjalnym.
Wczesnobarokowy, tynkowany kościół posiada trójprzęsłową prostokątną nawę. W zachodniej części nawy - pod chórem znajduje się wejście i przedsionek, od południa prostokątna zakrystia, a od północy kwadratowa kaplica. W zakrystii, kaplicy i przedsionku - sklepienie kolebkowo-krzyżowe. Na osi wczesnobarokowy portal główny z piaskowca zdobiony jest hierogramem IHS oraz płaskorzeźbą przedstawiającą Boga Ojca błogosławiącego kulę świata. Trójkąt wyobraża Trójcę Świętą. Dach dwuspadowy. Do wnętrza wchodzimy przez kruchtę (wejście bocznymi drzwiami), w której umieszczono liczne tablice upamiętniające m.in. polskich profesorów z sąsiadującej z kościołem szkoły. Wyposażenie świątyni pochodzi głównie z XVIII w. - barokowe i późnobarokowe ołtarze (ufundowane przez bpa. Konstantego Szaniawskiego), ambona, chór drewniany - trzykondygnacyjny, nawiązujący do nazwy kościoła. Kościół ten opisał m.in. w "Syzyfowych pracach" Stefan Żeromski. Obecnie kościół seminaryjny, filialny parafii katedralnej.