Die Wurzeln der ELFK liegen im 19. Jahrhundert. Ihre Gründer waren zuvor Glieder der Lutherischen Landeskirche und mussten sehen, dass die Treue zur Heiligen Schrift und den lutherischen Bekenntnisschriften immer mehr verloren ging. An verschiedenen Orten sammelten sich bibeltreue Lutheraner und wollten eine Erneuerungsbewegung, bzw. Rückbesinnung auf die Heilige Schrift innerhalb der luth. Landeskirche veranlassen. Als das zu nichts führte, wählte man schweren Herzens den Weg des Austritts und gründete eigenen Gemeinden, die sich 1876 zur Evangelisch-Lutherischen Freikirche zusammenschlossen.
In Chemnitz erfolgte die Gründung der Gemeinde am 15. April 1875 mit 43 Gemeindegliedern. Den Namen „Dreieinigkeitsgemeinde“ führte sie von Anfang an, während das Attribut „altlutherisch“ erst in den 1920iger Jahren hinzugefügt wurde. Die Gemeinde wollte darauf hinweisen, dass sie echt-lutherisch bzw. ursprünglich lutherisch sein will im Gegensatz zu Kirchen, die sich zwar lutherisch nennen, aber nicht mehr im ursprünglichen Sinn lutherisch sind. In der ganzen ELFK ist die Gemeinde in Chemnitz allerdings die einzige, die sich altlutherisch nennt.