Церковь построена в 1840 году на средства прихожан и казны по случаю обращения жителей села Загорье из раскола в единоверие, на возвышенном месте в конце села Загорье, «но в черте оного». В те годы село носило и другое название: Ям Загорье или Загорский Ям. В 1836 году в этом богатом селе почти все жители, 511 раскольников с тремя наставниками, по собственному убеждению добровольно перешли в Единоверие. Двое из наставников стали священниками, третий наставник, ямщик Василий Ульянов, стал церковным старостой, за свои труды награжден серебряной медалью на Анненской ленте. На освящении церкви 4 ноября 1840 года присутствовали губернатор Ф.Ф. Бартоломей, вице-губернатор статский советник Н.И. Васьков, управляющий Псковской палатой государственных имуществ коллежский советник В.Ф. Львов, батальонный командир и офицеры квартировавшего в селе батальона Гренадерского принца Оранского полка. После освящения храма и Божественной литургии оба священника и церковный староста, все присутствовавшие ямщики благодарили губернатора за приезд на освящение. Губернатор, в свою очередь, поздравил всех с новым храмом и выразил надежду и пожелание, чтобы пример сельчан имел благодетельное влияние на остальных раскольников Псковской губернии. В доме церковного старосты, ямщика Василия Ульянова, был парадный обед, на котором губернатор предложил тост за здоровье загорцев и за благоденствие нового храма. В 1849 году в селе учреждена ежегодная ярмарка 8 сентября и еженедельные базары по вторникам и четвергам.

Храм и приделы были деревянные, на булыжном фундаменте, крыты железом, снаружи обшиты тёсом. Престолов три: главный - во имя Святой Живоначальной Троицы, с южной стороны - во имя Архистратига Михаила, с северной стороны - во имя Мучеников Флора и Лавра. Колокольня деревянная, в связи с церковью, возвышалась над папертью. Колоколов было пять, из них самый большой весил 58 п. 28 ф. и имел надпись: «Сей колокол пожертвован Загорским уроженцем, островским купцом Василием Ивановым, лит в Валдае в 1866 году в заводе Василья Иванова Усачева». Второй колокол имел надпись: «Сей колокол лил в Валдае мастер купеческий сын Иоанн Стукачев в 1842 году 2 декабря». Третий колокол весил 5 п. 3 ф. и имел надпись: «Сей колокол лит генваря 14 дня в Благовещенскую в Никандрову пустынь». Два остальных колокола не имели надписей и обозначения веса. Вблизи церкви было два кладбища.

При церкви с 1895 года существовало попечительство. С 1892 года открыта церковно-приходская школа, в которой обучались 30 учеников. Школа содержалась на средства епархиального училищного совета. Вторая церковно-приходская школа была открыта в 1857 году, в 1875 году передана земству. В ней обучались 60 учеников.46

В 1900 году в приходе было 2307 прихожан обоего пола.

В 1917 году в церкви служил священник Михаил Яковлевич Илларионов, в июне 1917 года награжденный камилавкой.

Уроженец деревни Большое Загорье, священнослужитель Иоанн Васильевич Востоков, 1862 года рождения, арестован 5 августа 1927 года. Особое совещание при ОГПУ СССР приговорило его 5 декабря 1927 года к 3 годам лишения права проживать в погранзоне. Реабилитирован 12 сентября 1996 года.

Церковь сгорела осенью 1937 года. В настоящее время - село Большое Загорье Псковского района, здесь в 2005 г. построен новый православный Троицкий храм, деревянный.