Палац та костел стоять на одній осі з півдня на північ. Костел (святої Анни) в Микулинцях був уже в XVI столітті. Та в 1619 році його знищили турецько-татарські орди. В 1718 році на цьому місці було зведено дерев’яний костел Івана Хрестителя. В 1761 році, за кошти родини Потоцьких, розпочалося будівництво кам’яного костелу, яке було завершене в 1779 році. За подобу було взято католицький костел при королівському палаці в Дрездені. В 1779 році храм було освячено у костел Святої Трійці.

В 1780 році при костелі, за сприяння Людвіги Потоцької, було створено монастир ордену святого Вінцента. Ченці ордену святого Вінсента обслуговували парафію з 1780 по 1785 роки. В той час костел і монастирські келії були оточені міцним та високим оборонним муром. Австрійська влада закрила монастир в 1785 році, після чого ченці покинули Микулинці, а монастир став парафіяльним. В 1895 році храм зазнав пошкодження від пожежі, але згодом був відремонтований. Під час відновлювальних робіт було змінено форму перекриття середнього нефа, та вежі, що постраждала від сильної бурі в той часовий період. Реставрація та ремонт храму було проведено ще раз в 1926-1929 роках, під керівництвом Вітольда Мінкевича.

       З приходом комуністів храм було закрито, а келії та господарські приміщення монастиря віддали під житло. В результаті вони зазнали значної перебудови, але зберегли місце розташування з правої сторони фасадної частини костелу. Оборонний мур розібрали на будівельні матеріали. В 1950 році комуністи таки знайшли як використати храм. Там до 80 років XX століття зберігалися мінеральні добрива.

     В 1989 році храм було повернуто відновленій парафії Трійці Пресвятої. Парафія належить до Чортківського деканату Львівської архидіїцезії. Було проведено частковий ремонт костелу за проектом архітектора Зеновія Логуша.

Храм споруджено в архітектурному стилі пізнього бароко. Фасад костелу оздоблений красивими і пишними бароковими елементами. На фронтоні споруджено багато ніш. У нішах встановлені кам’яні скульптури та вичурні кам’яні вази. В середині храму знаходяться головний та три бокові вівтарі. Вівтарі виготовлені з дерева та покриті мармуром. Над головним вівтарем з образом Святої Трійці можна прочитати напис латиною ET HI UNUM SUNT.