Строителем Останкинской церкви был крепостной князя М. Я. Черкасского каменных дел мастер Павел Сидорович Потехин, происходящий из села Кадницы Нижнегородского уезда, автор ряда таких интересных памятников, как церкви в подмосковных усадьбах в Маркове и Урюпине, а также Островоезерский монастырь в Вормсе.

Строительство храма с двумя его приделами продолжалось около 14 лет, начиная с 1678 года. В основном здание было закончено в 1863 году, и тогда же был освящен северный Тихвинский придел, служивший домовой церковью; южный придел Александра Свир­ского освятили лишь в 1691 году, а центральную часть храма - в 1692 году.

Обычно внутренняя отделка церкви и резьба иконостаса отдавались в подряд другим мастерам уже после окончания постройки храма. Этим и объясняются большие интер­валы между концом строительства и освящением церкви. Наибольшего труда потребовал пышный резной иконостас главного храма, поэтому центральная часть церкви была за­кончена позднее приделов.

Церковь в Останкине представляет характерный для московского зодчества того времени тип бесстолпного храма, перекрытого сомкнутым сводом и состоящго из трех частей: центральной и двух небольших приделов по сторонам. Это, в сущности три церкви: большая и две малые. По основной форме объемов все три храма одинаковы. Это квад­ратные призмы, перекрытые ступенями пышных “кокошников”, подводящих к пятиглавию над большим храмом и одноглавию над меньшими.

Здание поставлено на высокий цокольный этаж - подклет, который придает ему при его изысканых пропорциях еще большую стройность и изящество. Так же как и наружные крытые лестницы с ползучими арками всходов, подклет воспроизводит основные зле­менты хором XVII века. Первоначально подклет служил складским помещением, а в XX веке в средней его части была устроена зимняя церковь.

Обширная галерея-паперть с западной стороны служит объединяющим элементом ком­позиции. Каждая из трех частей имеет свой вход: скромные порталы ведут в боковые приделы а более пышные в центральную часть храма.

Северное крыльцо сообщавшееся ранее с боярскими хоромами предназначалось для хозяев усадьбы. Оно перекрыто обычной для московского зодчества кровлей на прямой скат. Южное крыльцо имеющее характерную для хором и деревянных храмов форму в виде двух всходов с площадкой - рундуком - в 1878 году было перкрыто вместо прежней двухскатной кровли шатром, завершаемым флюгером. Западное крыло предназна­чавшееся для духовенства было при реставрации 1833 и 1878 годов перестроено: над ним возвышается теперь шатровая колокольня.

Первоначально у церкви колокольни не было. На ее месте находилась небольшая звонница, аналогичная звоннице церкви в селе Тайнинском. Об этом свидетельствует со­хранившийся внутри здания старый каменный резной декор, некогда украшавший всю часть западного фасада. Колокольня была построена лишь в 1832 году по проекту крепостного архитектора Прахаева. В то время она завершалась шпилем, характерным для построек, выполненных в стиле “ампир”. Однако до нас она дошла уже в том виде, какой придал ей архитектор Султанов, перестроивший колокольню в 1878 году .

Переделки, осуществлявшиеся в 30-х годах ХIХ векакрепостным архитектором Прахаевым и в 1877 - 1878 гг. архитектором Султановым, в целом не изменили первоначального вида Останкинской цкркви, и она по праву считается одним из лучших и типичных памятников московского зодчества XVII века.

Останкинская церковь отличается необычайным разнообразием своего художественного убранства. Русские мастера во главе с крепостным зодчим Потехиным создали изумительную декорировку здания. “Поливные изразцы и вытесанные из белого камня различные украшения покрывают ее стены, чередуясь с украшениями из фигурного кирпича. Здесь применены все ставшие уже традиционными формы церковного русского зодчества в самом изощренном виде. Местами узоры производят впечатление каменного кружева”.

Декоративная обработка фасадов нарастает от подклета к верхнему этажу и куполам. Большая роль в убранстве фасадов отводится наличникам, перенесенным в каменное зодчество из деревянной древнерусской архитектуры. Форма окон различна в зависимости от того места, которое они занимают в здании: самые скромные из них - с фронтонами - размещаются в цокольном этаже. Окна с лучеобразными завершениями занимают центральные места в апсидах. По сторонам от них - окна с сандриком в виде короны. На больших окнах верхнего пояса центрального куба - двухарочные наличники с замком или гирькой. Наконец, узкие, аркатурные наличники обрамляют щелевидные окна барабанов куполов.

Еще более богато на фасадах оформлены киоты для помещения икон . Обрамление их состоит из внешнего и внутреннего наличников, разных по своей форме и элементам декора.

Главы церкви завершаются крестами хорошей кованой работы, из которых особенно выделяется большой золоченый крест центральной главы.

Перспективные порталы с их пышным декором, зрительно превращающим узкие двери в величественные входы, служат как бы переходом от внешнего убранства здания к внутреннему. Самым парадным является средний портал, состоящий из семи архивольтов, насыщенных декоративными элементами. Архивольты поддерживаются небольшими парными восьмигранными колоннами, а поле стены за ними покрыто ковровой белокаменной резьбой с мотивами “фряжских трав”.

Несмотря на свои небольшие размеры и полное отсутствие какого-либо декора, внутреннее помещение собственно храма создает впечатление величия и торжественности. Это впечатление достигается большим резным барочным иконостасом высотой 13, 5 метра, который выгодно контрастировал с гладкими белыми стенами. В XIX столетии стены Троицкой церкви расписали. Тогда же был перекрыт алюминием первоначальный типичный для барокко синий фон иконостаса.

Среди икон иконостаса наиболее интересными являются иконы XVII века. Одна из них имеет подпись: “ . писал сей образ иконописец Иван Максимов 1675 года”. Большое количество местных иконников, имевшихся у князей Черкасских, когда выполнялся иконостас, позволяет утверждать, что иконы Останкинской церкви писались своими же крепостными живописцами, которые жили в Останкине и соседней слободе Марьиной.

В отличие от главного иконостасы приделов быстро обветшали, иконы в них потемнели. Первым был перестроен иконостас Тихвинского придела по проекту крепостного архитектора Прахаева в стиле русского классицизма начала XIX века, а иконы написаны крепостным живописцем И. С. Калининым ( сыном театрального декоратора ). Резьба этого иконостаса была выпонена в 1836 году резчиком И. Прокофьевым, а позолото - местным позолотчиком И. Мандрыгиным.

В 1842 году резчиком И. Прокофьевым и позолотчиком В. Жарковым был переделан и старый иконостас в приделе Александра Свирского. Крепостной живописец И. Широков ( брат отца художника Н. Подключникова ) написал для этого иконостаса иконы, а в 1840 году расписал стены церкви .

Таким образом, все художественные работы в Останкинской церкви исполнялись исключительно исключительно крепостными мастерами XVII, XVIII и XIX веков. Церковные песнопения и духовные концерты также сочинялисьместными композитолрами: С. Дегтяревым, Ф. Божко, Г. Ломакиным, Алабушевым и другими.