В первой половине XIX века в Мариямполе проживало 5389 жителей. В 1873 году в городе насчитывалось 118 православных (в уезде – 327), их них — 43 учащихся.

До 1918 г. в Мариямполе было 4 православных церкви (святителя Николая Чудотворца, при гимназии, при школе, при втором полку (за городом) и одна часовня на кладбище. После 1918 года храмы были или разобраны, или перестроены. Православным жителям для молитвы осталась лишь одна часовня, которая была построена в 1907 году и находилась на территории городского кладбища.

Часовня была перестроена в храм и освящена в честь Святой Троицы.

С 1923 года Мариямпольский приход окормлял прот. Иоанн Левицкий, настоятель Свято-Александровского храма г. Кибартай.

В 1934 году настоятелем прихода был назначен протоиерей Леонид Воробьев, который прослужил здесь до 1951 года и похоронен у стен храма.

В 1937 году приход насчитывал 137 человек.

После второй Мировой войны число прихожан составляло 45 человек. Верующие как могли проявляли заботу о храме, но состояние церковного здания ухудшалось и требовало ремонта. Усилиями настоятеля и прихожан храм был отремонтирован в 1949 году.

С 1951 по 1956 года настоятелем был назначен священник Николай Савицкий.

После 1956 года священник приезжал из Каунаса.

В 1959 году решением горисполкома приход в г. Мариямполе был ликвидирован, церковь закрыта, здание было приспособлено для нужд кладбища как складское помещение. Состояние храма постепенно приходило в заброшенный вид, стены разрушались, крыша протекала и пытливому взгляду представлялось печальное унылое строение.

В 1992 году здание храма было решено возвратить православной общине. Но срочно требовался капитальный ремонт. Самоуправление города взяло на себя все реставрационные работы по восстановлению храма и в 2008 году ремонт был закончен.

Первое богослужение после возрождения храма было совершено 29 апреля 2006 г.

В настоящее время литургии совершаются один раз в месяц. По воскресным и праздничным дням совершаются молебны.

Община небольшая и активная, прихожане стараются постоянно приходить на Божественную литургию, исповедоваться и причащаться. Также постоянно поддерживают и заботятся о своем храме.