Трьохсвятительський храм названо на згадку про високо шанованих на Слобожанщині отців Православної церкви: Василя Великого, Григорія Богослова та Іоанна Златоуста, кожний з яких канонізований як Вселенський вчитель.
Ймовірно, на вибір назви храму вплинув той факт, що один із ініціаторів створення цієї церкви, Григорій Гольберг, мав братів Івана та Василя, тобто імена трьох братів збіглися з іменами трьох святителів. На згадку про Григорія Йосиповича Гольберга, який віддав багато сил і коштів на зведення храму, пізніше харків’яни стихійно привласнили Трьохсвятительській церкві ще й другу назву – Гольбергівська.