Троицкая церковь освящена 15 июня 1897 года. Первоначально была приписана к Христорождественской церкви с. Быково, в 1902 открыт самостоятельный причт, по штату определены священник и псаломщик, но в 1916 служили 2 священника и 2 диакона. Согласно проекту, храм должен был быть крестообразным: прямо — Троицкий придел, с одной стороны — придел святителя Николая, с другой — преподобного Серафима, но приделов вначале не было. В 1902–1903 гг. церковь расширена пристройкой придела и колокольни. Дом для священника построен прихожанами частично на средства (1500 руб.) заштатного священника Константина Хавского. Условием пожертвования было, чтобы дом служил исключительно для жизни священников. В 1912 г. пристроен придел во имя Святителя Николая. Строительству придела Преподобного Серафима Саровского в начале века помешала война; в итоге он был завершен только в конце XX века. В 1988 г., к 1000-летию Крещения Руси, на территории построен крестильный храм Иоанна Предтечи. Тогда же за храмом, на постаменте, привезенном с территории Троицкого храма в Раменском (с могилы директора Раменской мануфактуры Ф.М. Дмитриева), установлена копия скульптуры Антокольского «Христос» (оригинал в ГНИИ архитектуры им. Щусева). До революции на этом постаменте стоял памятник Александру II Освободителю. Церковь в Удельной никогда не закрывалась и в советское время была единственной на весь район.
До революции к Троицкому храму была приписана Петропавловская церковь у пл. Ильинская. В приходе имелась двухклассная школа министерства народного просвещения.
С июня 1902 года настоятелем был протоиерей Сергей Константинович Хавский, который в 1906–1910 гг. безвозмездно преподавал Закон Божий в начальном народном училище при платформе Удельная и в 1905–1906 — в двухклассной школе в Быково. Ранее он на личные средства открыл 2 церковно-приходские школы в Клинском уезде и построил деревянный храм Святителя Николая и школу в д. Спасская. В 1914–1915 гг. заведовал открытым (также на свои средства) при храме лазаретом для больных и раненых воинов и выполнял обязанности духовника-священника 252 пехотного запасного батальона, временно находившегося на территории его прихода, состоял в комитете по постройке храма Петра и Павла у пл. Ильинское.
В поселке Удельная прошли последние годы священномученника Серафима (Леонида Михайловича Чичагова). Потомок знаменитых дворянских родов Костромской губернии, выпускник Пажеского корпуса, духовный сын Иоанна Кронштадского, автор двухтомного труда о лечении растительными средствами, кавалер Ордена Почетного Легиона Франции, энциклопедически образованный богослов — вот лишь краткий перечень его достижений. В 1898 зачислен в братию Троице-Сергиевой лавры и пострижен в иеромонахи с именем Серафим. Преодолел многие трудности, испытал зависть и клевету; будучи настоятелем, возродил жизнь Суздальского Спасо-Евфимиева монастыря, освободил невинно осужденных людей и возвратил в лоно Православной Церкви сектантов.
Архимандрит Серафим находил время и силы не только успешно нести настоятельское служение, но и продолжать ставшую одним из главных дел его жизни подготовку канонизации великого подвижника Русской Земли преподобного Серафима Саровского. В 1902 г. усилиями архимандрита Серафима переиздана «Летопись Серафимо-Дивеевского монастыря», имевшая особое значение для канонизации преподобного Серафима Саровского, т. к. увековечила все духовно значимые события, происшедшие в период с 1705 по 1895 г. в монастырях Сарова и Дивеева, представила первое исчерпывающее жизнеописание преподобного Серафима Саровского, запечатлела жизненные пути и свидетельства о Преподобном.
Впоследствии святитель Серафим поведал своему духовному чаду протоиерею Стефану Ляшевскому о чудесном видении, явленном ему именно в 1902 г. «По окончании “Летописи” я сидел в своей комнате в одном из дивеевских корпусов и радовался, что закончил, наконец, труднейший период собирания и написания о преподобном Серафиме. В этот момент в келию вошел преподобный Серафим, и я увидел его как живого. У меня ни на минуту не мелькнуло мысли, что это видение — так все было просто и реально. Но каково же было мое удивление, когда батюшка Серафим поклонился мне в пояс и сказал: “Спасибо тебе за летопись. Проси у меня все, что хочешь за нее”. С этими словами он подошел ко мне вплотную и положил свою руку мне на плечо. Я прижался к нему и говорю: “Батюшка, дорогой, мне так радостно сейчас, что я ничего другого не хочу, как только всегда быть около вас”. Батюшка Серафим улыбнулся в знак согласия и стал невидимым. Только тогда я сообразил, что это было видение. Радости моей не было конца».