La place de la Trinité est créée en 1820 après la suppression d'un îlot occupé depuis 1359 par les bâtiments des religieux de la Trinité (Toulouse 1810-1860, p.114). On pense déjà à cette date à l'édification d'une fontaine sur la place. Ce projet répond aux préoccupations de l'époque, qui visent à assainir la ville avec la construction de fontaines monumentales pour distribuer l'eau dans les différents quartiers (rendue possible par la construction du château d'eau à partir de 1823) et à embellir la ville. En 1824, un concours pour l'établissement d'une fontaine sur la place est ouvert par la municipalité de Toulouse.
Le Journal de Toulouse du 26 septembre 1824 relate le grand nombre de concurrents. Le projet d'Urbain Vitry est finalement retenu. Les artistes parisiens Raurio, fondeur, et Louis-Alexandre Romagnési, sculpteur, exécutent les sirènes et les balustres en bronze : "considérant que les fondeurs de Toulouse ne permettraient pas d'espérer dans la fonte des sirènes dont il s’agit, toute la perfection dont ce travail est susceptible" (ADHG, 2. 0. Toulouse 301).
Plus tard, Dernière, fondeur parisien sera préféré à Raurio (AMT, 3 N 2, n°144-145 ; 3 N 3). La place de la Trinité accueille la première grande fontaine voulue par Toulouse, qui est aussi la première des fontaines toulousaines d'où jaillissent des gerbes d'eau ornementales. Les magistrats tiennent à ce qu'elle soit autant un monument qu'une construction d'utilité publique. Elle est inaugurée le 4 novembre 1826 et reçoit l'approbation générale, une réplique est même édifiée à Perpignan. En 1830, Vitry reconstruit la maison Lamothe, face à la fontaine. Les deux oeuvres de l’architecte utilisent le même vocabulaire néoclassique. La couleur des balustrades devait également rappeler le vert des sirènes en bronze. De 1842 à 1853, la ville entreprend des travaux de restauration de la fontaine consistant à remplacer certaines parties abîmées par d'autres dans de nouveaux matériaux. La fontaine de la place de la Trinité est inscrite à l'Inventaire supplémentaire des Monuments Historiques par arrêté du 20 septembre 1946. La remise en état du monument a été effectuée en 1966.
La fontaine que nous voyons aujourd'hui se compose de trois marches en pierre de Carcassonne, supportant une vasque circulaire en marbre gris de 5 mètres de diamètre. Du milieu du bassin s'élève un socle triangulaire aux pans incurvés en marbre de Saint-Béat sur lequel se dressent trois sirènes ailées en bronze supportant une vasque du même marbre de 2, 10 mètres de diamètre et de 0, 40 mètres d’épaisseur. Cette dernière repose également sur un balustre central. Un jet d'eau à ressauts s'élance du bassin, y retombe et l'eau est ensuite rejetée dans le bassin inférieur par trois têtes de lion en bronze. Trois bornes-fontaines entourent le monument et distribuaient l'eau aux habitants du quartier. L'ensemble prend appui sur un épais massif de maçonnerie de brique qui s'enfonce à 9 mètres au dessous du sol, percé au milieu par un conduit voûté qui amenait l'eau refoulée par le château d'eau (Urbain Vitry architecte, …, p. 34).
Trois sirènes ailées en bronze se dressent sur le socle placé au milieu du bassin. L'eau est rejetée dans le bassin par trois têtes de lion en bronze.
