Budowa rozpoczęła się w roku 1859 pod nadzorem mistrza A. Augustina, a projekt nawiązywał do stylu poprzedniego kościoła. Większość elementów, łącznie z ornamentami, przyporami i łukami wieży, została wykonywana w miejscowych cegielniach. Już rok później, 27 września – dokładnie sto lat po pożarze miasta z 1760 roku, kiedy to doszczętnie spłonął poprzedni kościół – na 70-metrową wieżę wciągnięte zostały dzwony. Prace przy budowie kościoła trwały dwa lata. 26 maja 1861 roku książę biskup doktor Henryk Förester w święto Trójcy Świętej poświęcił obiekt i otworzył go dla wiernych. Zaraz po uroczystości odbyło się z udziałem biskupa bierzmowanie.
Kościół podczas II wojny światowej został niemal doszczętnie zniszczony. Wiosną 1958 roku, z inicjatywy księdza Jana Winiarskiego, rozpoczęto jego odbudowę. Napływały dobrowolne datki od mieszkańców Lubania, a oni sami uczestniczyli w pracach remontowych. Proboszcz uzyskał w kurii 10-letnie zwolnienie parafii z podatków, przeznaczając uzyskane środki na odbudowę świątyni. Spękaną wieżę wzmocniono kotwicami, aby wytrzymała ciężar hełmu i dzwonów. W 1961 roku ukończono ważniejsze prace remontowe. Po stu latach parafia została więc na nowo włączona w życie miasta, kontynuując tradycję kościoła Św. Trójcy, sięgającą XIII wieku.