Приход села Валамаз Глазовского уезда Вятской губернии открыли по определению Святейшего Синода от 9 (31) декабря 1845 года. В начале церковные службы совершались в молитвенном доме. Первую деревянную церковь построили на средства прихожан в 1847 году с одним престолом. Освятили её 3 ноября 1847 года во имя Святой Троицы. В 1863 году вследствие маловместительности эта церковь была разобрана, кроме алтаря, и построена новая деревянная более обширная церковь во имя Святой Троицы. Эта церковь существовала до окончания строительства каменного храма и в 1899 году была перевезена во вновь открытое село Монья Малмыжского уезда.

Нынешний каменный храм в Валамазе построили в 1896 году с одним престолом на средства прихожан, Елабужского комитета Ф.Г. Чернова и материальной помощи Г. Бердинского и освятили 12 декабря 1896 года в честь Святой Троицы. Архитектором стал В.М. Дружинин; само же здание выдержано в эклектичном «Русском стиле»

Свято-Троицкая церковь бездействовала с 1937 года. Здание её было занято под склад «Заготзерно», хотя юридически церковь закрыта не была.