Une opinion très négative sur l'église.
En 1966, pour le Dictionnaire des églises de France, Yvan Christ, membre de la Commission du Vieux Paris, ne mâche pas ses mots dans son commentaire sur l'édifice. Il écrit :
«Vaste comme une halle, entourée de balcons comme un théâtre, ce vaisseau est, comme un théâtre, abondamment pourvu, dans sa structure et dans son décor, de carton-pâte, de stuc et de faux marbres qui ne parviennent pas à l'animer. Les trompe-l'œil des XVIIe et XVIIIe siècles sont pleins de charme et de malice. Ceux du XIXe ne sont, dans le domaine de l'art sacré, que pauvres expédients confectionnés sans amour ni ferveur.»

En 1870, l'église devient infirmerie.
Avec une large nef et un plancher en bois, l'église de la Sainte-Trinité fit un très bon hôpital pendant le siège de Paris. Durant l'hiver 1870-1871, le chauffage central de l'église fut très utile, mais insuffisant. On installa un poêle supplémentaire dont les fumées obscurcirent les voûtes.
Les paroissiens se mirent en quatre pour aider malades et blessés : équipes d'infirmières, brancardiers, veilleurs de nuit. Les familles et les écoles apportèrent le nécessaire. Tout fut stocké dans les chapelles latérales : pharmacie, lingerie et même dépôt d'armes.
La cuisine et la buanderie furent installées dans la crypte.
«La nuit de Noël 1870, on tira le rideau qui masquait le maître-autel et la messe fut célébrée joyeusement pour la paroisse et ses hôtes alités.»
Source : «la Sainte-Trinité», brochure du diocèse de Paris.

Quand la chaire de l'église de la Sainte-Trinité servait de tribune révolutionnaire.
Une gazette de l'époque, plutôt ironique, relate les faits suivants :
Pendant la Commune de Paris, le 12 mai 1871, une trentaine de femmes se présentent devant l'église de la Sainte-Trinité et exigent - ordre de la Commune à l'appui - que le bâtiment soit mis à la disposition de leur «Club de la Délivrance».
La nef, réservée aux membres du club, est rapidement remplie de femmes et de jeunes filles tandis que les badauds (essentiellement des hommes), attirés par l'événement, restent dans les bas-côtés.
La présidente prend place à une table, au bas des marches du chœur. Elle porte une large ceinture rouge où trônent deux pistolets. L'ordre du jour est le suivant : «Moyens à prendre pour régénérer la société».
La présidente monte en chaire, mais son discours ne crée aucun enthousiasme. Elle est suivie d'une jeune femme qui peste contre les patrons, la vraie plaie sociale. Sans grand succès.
Une autre clame qu'il n'y a pas de Dieu ; des murmures parcourent l'assistance. Elle appelle à la perquisition et au vol à main armé, mais redescend bientôt de la chaire, écœurée par l'absence de réactions.
Une autre femme lui succède, encore plus exaltée, et réclame l'exécution de tous les réfractaires. Huées, réprobations. L'oratrice quitte son poste sous les sifflets.
La suivante, plus réaliste, appelle ses sœurs à lutter jusqu'à la dernière goutte de leur sang et à écraser les Versaillais. «Bravo», répond la foule.
Enfin, une autre, téméraire, monte en chaire pour parodier la cérémonie de la messe. Elle se fait huer aux cris de «madame Guignol» et de «À bas le polichinelle !».
Dégoûtée par le peu de succès obtenu, la présidente se lève et met fin à la réunion en déclarant qu'il est impossible de délibérer dans un quartier aussi réactionnaire...
Cinq jours plus tard, le 17 mai, l'activité révolutionnaire changea de pratique : une troupe de communards entra dans l'église, défonça les troncs et mit en pagaille le mobilier : chandeliers, croix, lustres, vases, etc. Elle fit bombance au presbytère avec des filles de joie jusqu'à ce que l'arrivée des Versaillais la fasse fuir. Pour venir à bout des tirs des insurgés, les Versaillais durent même utiliser des canons amenés sous le porche.
Source : «La Sainte-Trinité», brochure du diocèse de Paris.

Le chœur.
Le chœur est surélevé de dix marches, ce qui a pour effet immédiat de le mettre en valeur quand on l'observe depuis la nef. Il est entouré de deux galeries faisant saillie et supportant des tribunes. Ces galeries sont clôturées par un groupe de cinq colonnes monocylindriques empruntées à l'art antique, si cher aux artistes de la Renaissance.
Initialement ces espaces, à droite et à gauche du chœur (voir plan), étaient prévus pour Napoléon III et la Cour. Mais l'empereur ne vint jamais.
Le chœur se termine par un hémicycle à trois pans qui accueille la chapelle de la Vierge.
La voûte du chœur est introduite par un arc-doubleau monumental orné de rosaces. Elle se termine par la frise en arc-de-cercle de Félix-Joseph Barrias. Cette frise répond à celle qui décore la façade opposée et encadre l'orgue de tribune.
La chapelle de la Vierge occupe le bas de l'abside. Celle-ci est ornée de trois hautes verrières qui éclairent le chœur et qu'aucun obstacle n'empêche de voir depuis l'entrée.
Si les vitraux de l'église qui ne sont pas en verre blanc reçoivent des figures géométriques, l'architecte a fait une exception pour ceux de l'abside. Les peintres verriers Eugène Oudinot et Auguste Leloir ont réalisé une série de panneaux illustrant des épisodes de la vie de la Vierge.