Pod koniec XIX wieku Bytom był miastem przemysłowym, które nieustannie się rozrastało, zarówno pod względem terytorialnym, jak i demograficznym. Powstawały nowe zakłady pracy, które przyciągały rzesze ludzi. Rozwój miasta pokazują bardzo dobrze przybliżone dane statystyczne: w 1820 roku Bytom zamieszkiwało około 20 tysięcy mieszkańców; w 1900 roku - już ponad 51 tysięcy osób.

Mała zniszczona cmentarna kapliczka pod wezwaniem św. Trójcy położona na obrzeżach ówczesnego miasta, wybudowana w roku 1617 r. przez proboszcza parafii Wniebowzięcia Najświętszej Marii Panny księdza Adama Kucharskiego, coraz częściej nie mieściła wiernych.

Wprawdzie w tym czasie istniała w Bytomiu duża parafia p.w. Wniebowzięcia Najświętszej Marii Panny, cmentarna kaplica Św. Małgorzaty (najstarsza istniejąca w mieście) oraz pozostały po szpitalu bożogrobowców kościólek Św. Ducha, jednakże zaczęto mówić o konieczności wybudowania nowego kościoła dla miasta. Lokalizacja cmentarza wskutek rozwoju miasta przenosiła się spoza murów miejskich coraz bardziej do jego centralnej części. Przez wiele lat trwały rozmowy z ówczesnymi władzami na temat konieczności przeniesienia cmentarza i remontu kościółka. W 1869 r. zapadła decyzja o zamknięciu kaplicy ze względu na bardzo zły stan - dokonano tego w 1878 roku.
Ze względu na rozwój miasta oraz zwiększającą się liczbę wiernych pod koniec XIX wieku rozpoczęto starania o budowę nowego kościoła w centrum miasta. W 1871 roku postanowiono, iż nowy kościół powstanie na miejscu rozebranej kaplicy cmentarnej Świętej Trójcy.

Wydarzenia tego okresu - walka o podporządkowanie kościoła państwu w ramach Kulturkampfu, śmierć księdza Szafranka, spory z władzami nad projektem kościoła, a także rosnąca potrzeba budowy kościoła w innych częściach miasta spowodowały, że do prac budowlanych przystąpiono dopiero w 1880 roku.

21 maja 1883 r. wmurowano kamień węgielny pod budowę nowego kościoła. Rok później stały już mury kościoła, a w dwa lata po tym wydarzeniu zakończono prace przy sklepieniach. Wiosną 1886 roku zakończono budowę neogotyckiej świątyni, a wcześniej w 1885 roku - plebanii.

Okna witrażowe postaciowe wykonała firma Türcke&Schlein z Żytawy (Zittau w Saksonii), ołtarz główny - firma Buhl z Wrocławia a zamieszczony nad im obraz przedstawiający Świętą Trójcę namalował Joseph Fahnroth z Wrocławia. Organy z 40 głosami i trzema manuałami wykonał wrocławski mistrz Wilhelm.

W niedzielę 20 czerwca 1886 roku ks. biskup sufragan wrocławski Hermann Gleich dokonał uroczystej konsekracji kościoła Św. Trójcy. Na pamiątkę starego kościółka cmentarnego hrabia Hugo I Henckel von Donnersmarck (1811-1890) ufundował rzeźbę przedstawiającą Ukrzyżowanie (obecnie z tyłu kościoła od strony ulicy Kwietniewskiego).

20 kwietnia 1888 roku dekretem biskupa wrocławskiego, kardynała Georga von Koppa ustanowiona została nowa parafia, która objęła zachodnią część miasta oraz Szombierki i Dąbrowę Miejską. Pierwszym proboszczem, mianowanym dekretem biskupim został ks. Reinhold Schirmeisen, któremu w pracy w parafii pomagali dwaj wikarzy - ks. Johannes Wlotzka kapelan więzienny i ks. Ludwig Tunkel a wcześniej ks. Paul Flascha.

Równolegle z budową kościoła w 1881 r. wydano pozwolenie na wybudowanie, a następnie poświęcenie neogotyckiej kaplicy cmentarnej Mater Dolorosa, która do dziś jest zarządzana przez parafię. Kaplicę zaprojektował Hugon Heer, a ufundowała ją Julianna Garus z Rozbarku. W kaplicy znajduje się epitafium ks. Norberta Bończyka, znanego jako "Homer górnośląski".

Jeszcze przed powstaniem parafii, od 1886 roku prowadzono tutaj duszpasterstwo, a także prowadzono prace o charakterze charytatywnym i wychowawczym, np.: zakład dla samotnych i chorych pod wezwaniem św. Józefa, konwikt dla chłopców powstały pod patronatem biskupa wrocławskiego Roberta Herzoga. W 1912 roku zmarł ksiądz Reinhold Schirmeisen, zaś jego następcą został ksiądz Augustyn Schwierk. Czasy pasterzowania księdza Schwierka charakteryzują się dynamicznym rozwojem duszpasterstwa, a także dalszą rozbudową dzieł charytatywno - wychowawczych pod opieką parafii.

Latem 1922 r. rozpoczęto remont naszej świątyni. Artysta malarz Otto Kowalewski z Katowic i mistrz malarski August Frankowitz z Bytomia wykonali nowe polichromie ścienne. Firma "Gebrüder Rieger" z Karniowa (d. Jägerndorf, cz. Krnov, miasto w powiecie Bruntal w Okręgu Morawsko-Śląskim) odnowiła i wyremontowała organy. Odnowiono ołtarze, ambonę i ławki. W związku ze zbliżającą się pięćdziesiątą rocznicą parafii w 1936 r. zamówione zostały i zamontowane nowe witraże do prezbiterium. W oknie centralnym jest to wyobrażenie Świętej Trójcy a w oknach bocznych chóry anielskie. Projekty wykonał R. Holzner a zamówienie zrealizowała z niemałym kosztem znana bawarska firma witrażowa "Mayer'sche Hofkunstanstalt" z Monachium. 

W 1938 roku po obchodach pięćdziesięciolecia parafii dokonano gruntowego odnowienia zarówno budynku świątyni jak i wyposażenia. Wykonano m. in. prace dachowe, malarskie, murarskie, odnowiono figury oraz stacje drogi krzyżowej.

Druga wojna światowa spowodowała liczne zniszczenia kościoła. Dewastacji uległ dach, sklepienia w transepcie, zdemolowano i spalono wnętrze, porozbijano witraże. Szacuje się, że 60% świątyni zostało uszkodzone, nie licząc ogrodzenia i domu parafialnego. Zaraz po zakończeniu wojny, w czerwcu 1945 r. ks. proboszcz Mikołaj Kurz podjął się odbudowy kościoła. W ciągu roku odbudowano i naprawiono dach, następnie wstawiono okna, odtworzono trzy witraże w prezbiterium i wykonano nowe - Św. Barbary i Św. Jacka Odrowąża. Wymieniono ołtarze boczne. Przystąpiono do wykonania nowej polichromii - odnowionej i uzupełnionej przez Edwarda Czucha. Zniszczony podczas wojny obraz nad głównym ołtarzem z rzeźbami wrocławskiego artysty Buhla zastąpiony został nowym - pędzla Fahnrotha. Przedstawia on wyobrażenie Trójcy Świętej roztaczającej opiekę nad Bytomiem. Wmurowano dwa portale z piaskowca szydłowieckiego wykonane przez Aleksandra Bohursa. Odnowę wnętrza kościoła zakończono w 1956 r. a całość praz zakończona została w roku 1963.

W 1945 roku przystąpiono także do podjęcia prac duszpasterskich w parafii. Rozpoczęto sprawowanie sakramentów, katechizację a także duszpasterstwo w zakładach opiekuńczych na terenie parafii. W okresie powojennym poważnym problemem dla duszpasterzy stały się szkody górnicze. Z tego powodu w budynku kościoła trwały nieustanne prace remontowe, które miały zabezpieczyć świątynię przed dalszym zniszczeniem. Pełny i kompleksowy remont świątyni przeprowadzono najpierw w latach 1975 - 1976. Następnie odnowiono wieżę, portal nad wejściem głównym i wnętrze kościoła, przywracając im pierwotny wygląd.

Ważnym wydarzeniem dla parafii była budowa nowego domu parafialnego, ponieważ stary wybudowany w 1933 roku i wielokrotnie remontowany, został rozebrany z powodu szkód górniczych w 1990 roku. Nowy dom katechetyczny został poświęcony przez biskupa gliwickiego Jana Wieczorka 30 maja 1999 i otrzymał imię Jana Pawła II. Ponadto odrestaurowano salę przy plebanii. Poświęcono ją w Roku Jubileuszowym 2000 i oddano do użytku parafianom jako Kaplicę Dzieciątka Jezus.

Po zakończeniu remontu i malowania 15 czerwca 2003 r. w dniu odpustu parafialnego Ks. Biskup Jan Wieczorek dokonał uroczystej rekonsekracji kościoła.

Kościół ma charakter bazylikowy, trzynawowy z nawą krzyżową. Posiada wieżę nad kruchta wejściową od strony zachodniej oraz sygnaturkę na kalenicy dachu. Jest orientowany. We wnętrzu znajduje się jedna empora chóru muzycznego z organami. Uwagę przyciąga piękny zespół dekoracji architektonicznej rzeźbionej w piaskowcu (maswerki okien, liczne sterczyny oraz dekoracja zwieńczenia wieży) a szczególnie portal głównego wejścia. Całość utrzymana jest w stylu neogotyckim a wyposażenie odzwierciedla płomienisty gotyk.

Po 1945 roku parafią kierowali:
ksiądz Mikołaj Kurz (1943 - 1958)
ksiądz infułat Emil Kobierzycki (1958 - 1963)
ksiądz Paweł Porada (1963 - 1971 administrator parafii, 1971 - 1979    proboszcz)
ksiądz Reinhold Karol Gordzielik (1979 - 1992)
ksiądz Henryk Morawiec (1992 - 1996 administrator)
ksiądz Jerzy Krawczyk (1996-2009)
ksiądz Dariusz Grzeszczak (od 2009)

Proboszczów wspierało i wspiera od dwóch do czterech wikariuszy i innych księży. W parafii mieszkają głównie osoby starsze. Co roku wspólnota parafialna zmniejsza się o ok. 100 osób ze względu na zgony oraz niż demograficzny. 

Wszyscy, którzy chcieliby pomóc w odnawianiu i konserwacji kościoła,
mogą dokonywać wpłat na konto parafialne:

BZ WBK S.A. I/O/BYTOM

03 10902011 0000 0005 3205 8531 

z dopiskiem: "Darowizna na cele kultu religijnego"