Церковь построена на руинах Тринитарского костела (Костела Тринитариев св. Троицы). Еще во времена первых хрестовых походов, возникла необходимость выкупа пленных христиан из плена. Папа Иннокентий III в 1198 году заложил орден Святейшей Троицы для выкупа пленных, в уставе которого было прописано, что третья часть доходов должна идти на выкуп невольников. За весь срок существования ордена (до 1673 года) было выкуплено 30720 христиан. Тринитарии одевались в белые сутаны с голубым и красным крестами на груди.
13 июля 1685 года, по направлению короля Яна III Собеского, в город прибыло трое тринитариев - это произошло после 430 лет со дня возникновения Львова. Папский нунций просил передать прибывшим пустующий костел Марии Снежной, однако, против выступил магистрат и капитула, которая заботилась о храме. Под натиском короля, в феврале, архиепископ Константин Липский дал согласие на заложение монастыря. Долгое вреся выбирали место для постройки, после запретов постройки храма в еврейском квартале, гончар Войцех Макух продал тринитариям свой дом "Малеховский" возле Краковских ворот.
Несмотря на протесты магистрата, 28 мая 1686 года, монахи все же купили дом и были освобождены королем от уплаты налогов городу. Однако, для постройки костела выкупленная площадь оказалась недостаточной, и в 1701 году тринитарии покупают находящийся рядом дом. И уже 7 августа 1703 г. был заложен костел, строительством которого руководил Антон Вельгорский. Консекрация костела была проведена 16 сентября 1731 г. львовским архиепископом Яном Скарбеком.
3 мая 1748 года монастырь и костел были полностью уничтожены пожаром, но к 1752 году работы по восстановлению были завершены. К моменту роспуска ордена (17 марта 1783 г.) в монастыре насчитывалось 37 монахов.
В 1783 г. монастырь переоборудовали для нужд университета, а сам костел сдавали в аренду евреям под пивной склад. 2 ноября 1848 г., во время обстрела города постройки монастыря были сильно повреждены и разрушены пожаром. Руины были подарены украинскому населению Галичины и в 1851-64 гг. остатки монастыря были перестроены под Народный дом, а сам костел в 1875-64 гг. был перестроен в церковь по проекту Сильвестра Гавришкевича. Освящение нового храма Преображения Господа было проведено 29 апреля 1906 г.