Die evangelische Pfarrkirche St. Trinitatis auf dem Hochplateau im Südwesten der Altstadt bestimme von Weitem die Silhouette der Stadt. Erbaut wurde die Kirche auf den Resten einer romanischen Basilika im Jahr 1418 und dem englischen Benediktinermönch gewidmet, der in Thüringen und Hessen intensive Missionstätigkeit betrieben hatte. In dieser Zeit war das Gebäude als St. Wigbertuskirche bekannt. 1652 brannten das dreischiffige Langhaus und auch die zwei quadratischen Türme nieder, während das einschiffige Altarhaus mit Kreuzgewölbe von den Flammen verschont blieb. Hier ist die Schrifttafel mit dem Jahr 1418 – dem Erbauungsjahr der Kirche – zu sehen. Nach der Wiedererbauung und Abschluss der Reparaturarbeiten erhielt die Kirche ihren jetzigen Namen „St. Trinitatis“, in der Bevölkerung als Trinitatiskirche bekannt. In diesem Jahr erhielt die Kirche auch die Kanzel mit den 12 Aposteln. Die Kanzel wird von einer aus Holz geschnitzten Mosesfigur getragen.

Der kleine Nordturm mit dem spitzen Helm beherbergt im oberen Teil die sogenannte „Abendglocke“. Sie schmückte einst die Kirche des ehemaligen Ortes Wenigentennstedt. Der höher aufsteigende Südturm geht nach oben in eine Barockform über. In ihm befinden sich 2 Glocken. Die größere Festglocke goss 1641 Jacob König aus Erfurt und sie hing ursprünglich im Glockenturm der Friedhofskirche. Die kleinere Sonntagsglocke aus dem Jahr 1638 stammt aus Sondershausen.

Beim Rundgang um die Kirche ist an der Nische der Chor-Seite eine in Sandstein gehauene, beinahe lebensgroße Plastik aus der ersten Hälfte des 15. Jahrhunderts zu sehen. Sie stellt Christus mit drei schlafenden Jüngern auf dem Ölberg dar.

Von der Stadtseite aus führt eine große steinerne Treppenlaube in das Gotteshaus. Die Inneneinrichtung der Kirche stammt im Wesentlichen aus dem 17. Jahrhundert. Bemerkenswert sind das barocke Ratsgestühl mit seinen reich geschnitzten und bemalten Verzierungen sowie die mit Malereien versehene Brüstung der Orgelempore. Der Taufstein aus dem Jahr 1682 ist ebenfalls mit allegorisch biblischen Figuren reich geschmückt. Mehrere Inschriftengrabsteine bedeutender Bürger der Stadt und weitere historische Überlieferung sind ebenfalls im Innenraum der Kirche zu sehen.

Vom 45 m hohen Südturm der Kirche hat man eine herrliche Aussicht über Bad Tennstedt und ins umliegende Thüringer Land.