Klovainių dvaras jau buvo žinomas XVI – XVII a. Jį valdė Žemaičių seniūnas Jeronimas Valavičius.

Tada dvaras priklausė karališkajam Upytės valsčiui.1621m.Jeronimas Valavičius pastatė pirmąją medinę Romos katalikų bažnyčią. Yra išlikęs 1622 m. gegužės 11 d. Valavičiaus raštas – įsakymas Klovainių parapijos valstiečiams. Rašte minima, kad Klovainių parapijos kunigas Mikalojus Igolčicas pranešęs Valavičiui, jog valstiečiai šventadieniais neiną į bažnyčią ir nepildo krikščioniškų pareigų. Valavičius įpareigojo šventadieniais lankyti bažnyčią visus parapijiečius: kurie gyvena nuo Klovainių iki 2 mylių atstu, kiekvieną šventadienį, o gyvenančius už 2 mylių, kas antrą šventadienį, per 3 mylias – kas trečią sekmadienį, išskyrus kada pabiurę keliai arba užėję kareiviai. Tačiau ir tada iš kiekvieno kaimo reikią pasiųsti keletą žmonių, kad grįžę namo papasakotų apie pasninkus ir šventes. Neinantieji į bažnyčią baudžiami 3 lietuviškų grašių bauda; pinigai dedami į bažnyčios aukų dėžutę. Jei nusikaltimas pasikartotų, tai, ”be to, dar turės sekmadienį ar šventadienį stovėti kengėse, pradedant nuo skambinimo didžiosioms mišioms iki pusdienio”; kitaip kaltininkas busiąs užplaktas žmonių akivaizdoje. Parapijiečiai buvo baudžiami ir už pasninkų nesilaikymą, už velykinės išpažinties neatlikimą, už nekrikštijimą vaikų, už vedimą žmonos be klebono leidimo, ėjimą pas burtininkus ir t.t. Iš Valavičiaus rašto susidaro įspūdis, kad tada Klovainiuose buvo daug senosios lietuvių tikybos liekanų: kapos grašių bauda gali būti baudžiami visi tie, kurie ”garbintų kokius nors dievukus arba statytų kokius stabus /šermenų/ pagonišku būdu”. Įdomu tai, kad anot M. Valančiaus, „užsiimti klovainiečių perauklėjimu teko ir 1644m. kunigaikščiui Radzvilai, Lietuvos marčelgai“, Klovainių ponui gavus skundą iš Klovainių klebono Tolčico.

Žemaičių vyskupas Stanislovas Kiška suteikė Klovainiams parapijos teises, o 1635 m. vyskupas J.Tiškevičius konsekravo bažnyčią. Ilgainiui Klovainių parapijos turtai išaugo iki 45 valakų žemės; prie bažnyčios nuolat gyveno ir dirbo trys kunigai. Parapija buvo turtinga, klebonais dažniausiai būdavo Žemaičių kapitulos kanauninkai.

1854 m. parapijiečių lėšomis ir klebono rūpesčiu Klovainių švč. Trejybės bažnyčia pagrindinai atnaujinta ir pristatytas bokštas. Klovainiai priklausė Šeduvos dekanatui. 1940 m. parapija apjungė 4022 katalikus.

Lietuvių tautinis atgimimas Klovainių apylinkėse pasireiškė gerokai prieš I pasaulinį karą. Spaudos draudimo laikais Klovainius pasiekdavo draudžiamieji raštai. Gyvesnis lietuviškas judėjimas reiškėsi po 1905 metų. Buvo įsteigtas “Saulės” draugijos skyrius, išlaikęs mokyklą ir 80 mokinių, bei skaityklą. 1917 m. įkurta švietimo draugija ”Lakštingala”, švietusi jaunimą, ruošusi paskaitas, lietuviškus vakarus.

Kuriantis nepriklausomai Lietuvai, klovainiškiai buvo aktyvūs. 1918-11-17d. suorganizavo parapijos komitetą, kurį sudarė K.Černiauskas, kun. Pr. Močys, F. Kazlauskas. Buvo sudarytas tvirtas milicijos būrys, palaikęs tvarką ir apsaugojęs gyventojų turtą nuo plėšimų.

Šiuo metu parapijoje gyvena apie 1500 tikinčiųjų.

Klovainių Švč. Trejybės bažnyčia yra rytinėje Klovainių miestelio dalyje, Daugyvenės upės dešiniajame krante, dabartinėje Pušaloto gatvėje. Iš šiaurės prie šventoriaus glaudžiasi klebonija (buvusi špitolė). Rytinę pusę saugo nedidelis parkelis su seniausiu rajono ąžuolu, kuriam jau daugiau nei 500 metų.

1993 kunigo Leono Lukšo iniciatyva Klovainių bažnyčios šventoriuje pastatomas paminklas tremtiniams.

2000m vyskupas Eugenijus Bartulis pašventina naująją kleboniją.

2011m. įgyvendinant projektą "Klovainių švč. Trejybės patrauklaus įvaizdžio kūrimas", pristatyti ir pašventinti nauji iš Olandijos "JOHAMUS" firmos gauti vargonai ECCLESIA D35.