Насичена історія Троїцької церкви в Ульмі схожа на історії інших монастирських церков міста. Спорудження, перебудови, руйнування і реставрації — все пережило це велична будівля у стилі епохи Відродження.

За міською стіною, біля Східних воріт в 1281 році орден домініканців придбав землю і почав будівництво великого монастиря. В 1305 році будівлю церкви Святої Трійці було добудовано та освячено. В період Реформації, який розпочався в Ульмі в 1531 році, домініканці покинули монастир і почався період занепаду і поступового руйнування церкви. Лише на короткий час вона була відроджена в 1547 році для відспівування дружини покійного брата Карла V.

Зусиллями муніципалітету Ульма з 1617 по 1621 рік під керівництвом майстра Мартіна Банценмахера почалася практично повна реконструкція Троїцької церкви. В первозданному вигляді був збережений лише готичний вівтар, а на старому фундаменті було зведено нову будівлю в ренесансному стилі. З 1809 церква Св. Трійці стала парафіяльною для мешканців так званого «Нижнього міста». До середини 20 століття будівлю зазнавало численні перебудови і зміни внутрішнього оздоблення, в тому числі заміну органу. Чудова акустика приміщення заслужила високу оцінку, до 1944 року тут регулярно проводилися концерти органної музики.

В результаті попадання бомби 17 грудня 1944 року Троїцька церква була майже повністю зруйнована, вціліла лише дзвіниця і частина зовнішніх стін. Через кілька десятиліть було прийнято рішення про відновлення будівлі, в 1977 році був відновлений у початковому вигляді купол вежі, решті внутрішній і зовнішній вигляд церкви був значно змінений.