Die Uspenski-Kathedrale, erbaut auf Befehl von Zar Iwan dem Schrecklichen, wurde von 1559 bis 1585 errichtet. Architektonisch ähnelt sie der gleichnamigen Kathedrale im Moskauer Kreml, die ihr als Vorbild diente, übertrifft sie jedoch in der Größe. Dies ist der größte Tempel des Dreifaltigkeitsklosters, doch ihre Majestät überstrahlt nicht die älteren und kleineren Bauten des Klosters. Die Uspenski-Kathedrale begrenzt den Kathedralenplatz im Osten.

Die Freskenmalerei, die die Wände, Säulen und Gewölbe der Kathedrale schmückt, wurde 1684 von einer Genossenschaft von Ikonenmalern aus Jaroslawl und der Dreifaltigkeit unter der Leitung des Meisters Dmitri Grigorjew geschaffen. Die Inneneinrichtung der Kathedrale wird durch einen riesigen fünfstöckigen geschnitzten Ikonostase aus dem frühen 18. Jahrhundert mit Ikonen aus dem 17. Jahrhundert und zwei prächtigen bronzenen Kronleuchtern ergänzt, die im 17. Jahrhundert in der Waffenkammer hergestellt wurden.

Die Hauptheiligkeiten der Kathedrale sind die Reliquien des Heiligen Innocentius, Metropolit von Moskau, und des ehrwürdigen Maximus des Griechen. Sie sind in der warmen Jahreszeit zur Verehrung geöffnet, wenn die Uspenski-Kathedrale zur Hauptkirche für die Klostergottesdienste wird.

Die Dreifaltigkeitskathedrale, die Hauptkathedrale und das älteste erhaltene Bauwerk des Dreifaltigkeitsklosters, wurde 1422 vom ehrwürdigen Nikon zu Ehren des Gründers des Klosters, des ehrwürdigen Sergius von Radonesch, erbaut. In der silbernen Reliquie ruhen die Reliquien des ehrwürdigen Sergius, die Hauptheiligkeit des Klosters.

Die weiße Steinkathedrale der Dreifaltigkeit ist eines der Schlüsseldenkmäler der frühmoskowitischen Architektur. Mit ihrem Bau begann die Bildung des einzigartigen architektonischen Ensembles des Klosters. Die älteste Malerei der Innenwände, die von 1425 bis 1427 von den Ikonenmalern Andrej Rubljow und Daniil Tschernyj ausgeführt wurde, ist leider nicht erhalten geblieben. Die gegenwärtige Malerei, die 1635 geschaffen wurde, reproduziert die alte Ikonographie. Der Hauptkunstschatz der Dreifaltigkeitskathedrale, ihr fünfstöckiger Ikonostase, dessen meisten Ikonen in der ersten Hälfte des 15. Jahrhunderts von Andrej Rubljow und Meistern seines Kreises geschaffen wurden.