Realizzata su disegno di Ascanio Vitozzi, che vi è qui sepolto dalla morte (1615), la chiesa è costruita tra il 1598 e il 1606. Nata in origine come edificio isolato lungo la via (la contrada di Dora Grossa) con annesso ospizio per i pellegrini, è oggi stretta da un lato da un fabbricato tardo settecentesco e dall’altra dalla via XX settembre. La facciata è stata ricostruita da Angelo Marchini nel 1830, su committenza della stessa Confraternita della Santissima Trinità, reintegrata nel 1818 nel possesso del complesso. All’interno l’intero programma decorativo è attribuito a Filippo Juvarra, su ambiziosa committenza della stessa confraternita, mentre gli affreschi della cupola sono di Francesco Gonin e Luigi Vacca; notevoli gli altari laterali su disegno di Carlo di Castellamonte e Michelangelo Garove. Ricchissima anche la sacrestia, prettamente barocca, su progetto di Ignazio Agliaudo di Tavigliano.