Între anii 1672-1674; 1678-1688, mitropolitul Varlaam al Ungrovlahiei (1672-1679) a ridicat, după toate probabilităţile, pe locul altui lăcaş mai vechi, Schitul Trivalea cu hramul Sf. Troiţă, pe dealul Papuceşti la marginea Piteştilor. Iniţial, într-o primă etapă, biserica a fost ridicată din lemn, apoi din zid, după ce mitropolitul a fost mazilit şi după întoarcerea de la Sfântul Mormânt.
Conform pisaniei păstrate în pronaos, în partea din dreapta intrării, construcţia bisericii a început în domnia lui Şerban Cantacuzino, definitivându-se la 10 septembrie 1698.
La 15 noiembrie 1702 mitropolitul a închinat-o prin testament mănăstirii Cozia, unde avea să fie îngropat. Între anii 1719-1730, lăcaşul s-a aflat sub stăpânirea schitului Fedeleşciori şi a mănăstirii Cotmeana, care n-au manifestat nicio grijă faţă de ea. La 1730 a fost scoasă, pentru o scurtă perioadă, de Constantin Mavrocordat de sub orice ascultare. Va redeveni ulterior metohul Coziei, iar apoi embatic al schitului Buliga.
Dărâmată de cutremurele din 1802 şi 1827, mănăstirea a fost restaurată într-un mod brutal în timpul domniei lui Barbu Ştirbei şi a egumenului Ierotei, între anii 1854 – 1856, de către arhitectul german Schaltter, restauratorul de tristă amintire a mănăstirilor Tismana, Bistriţa şi Arnota. Atât restaurarea aceasta, cât şi cea din 1904, făcută de episcopul Argeşului Gherasim Timuş, au „avariat“ monumentul încât „se poate spune că nu a mai rămas nimic – sau poate chiar nimic – din construcţia iniţială“, motiv pentru care, biserica se afla la 1970 „în foarte proastă stare, cu igrasie, zidurile fisurate, bolţile de lemn care se desfac, panta acoperişului insuficientă“.

În anul 1682, la Schitul Trivalea din Piteşti, egumenul Ioan a terminat de copiat cartea lui Gavriil Protul, scrisă între anii 1517 şi 1521: „Viaţa şi traiul sinţiei sale părintelui nostru Nifon, patriarhul Ţarigradului…“, considerată cea mai veche şi cea mai completă versiune cunoscută până acum. Manuscrisul prezintă la sfârşit următoarea însemnare: „Să se ştie că această carte m-am ostenit eu…Ioan ieromonahul ot Bistriţa, de am scris când am fost egumen la schitul părintelui Varlaam mitropolitul, care schit să cheamă Trivaleaa, de lângă Piteşti…noiembrie 4 …leat 7191 (1682)…“.

Chiliile se află pe latura vestică a incintei.

Turnul clopotniţei se află pe latura estică a incintei.