Pirmoji medinė cerkvė Švenčionyse buvo pastatyta 1743 m. stačiatikių kapinėse ant kalnelio. 1842 m. Švenčionyse buvo įsteigta stačiatikių parapija. 1895 m. buvo užsakytas mūrinės cerkvės projektas. Carinėje Rusijoje buvo įsteigtas cerkvių statybos komitetas, kuriam vadovavo M. Muravjovas. Komitetas privalėjo peržiūrėti ir patvirtinti visų pateiktų statyti cerkvių projektus. Šiaurės Europos krašte cerkvių architektūroje atsispindėjo bizantinio stiliaus tendencijos ir kryptys. Bizantinio stiliaus architektai, tokie kaip Konstantinas Tonas ir kt. sakraliniuose statiniuose naudojo tradicinius Maskvos ir Jaroslavlio cerkvių planavimą, tūrio formas ir stiliui būdingų išorės formų elementus.

1898 m. pagal rusų architekto Michailo Prozorovo projektą, valstybės iždo ir vietinių mecenatų lėšomis, buvo pastatyta Švenčionių Švč.Trejybės cerkvė.

1928 m. atliktas cerkvės kapitalinis remontas. 1945 m. parapijoje buvo 158 tikintieji. Sovietų valdžia ją įregistravo 1947 m., tuo metu tebuvo 85 parapijiečiai.

2016 m. pradėtas vykdyti keletą metų truksiantis cerkvės remontas.