El conjunto arquitectónico del monasterio de Shartom se formó principalmente en la segunda mitad del siglo XVII y la primera mitad del siglo XIX. El elemento central de este conjunto es la catedral de Nicolás, que se considera el edificio más antiguo del monasterio. En una carta dirigida a Alexei Mijailovich, el archimandrita Ioasif describe cómo, tras el incendio de 1649, el anciano del monasterio, que recolectaba dinero para el monasterio, fue asesinado y robado por Ivan Akhmetev. Esto indica que los fondos para la construcción del monasterio a mediados del siglo XVII provenían principalmente de los campesinos de las tierras del monasterio. Como no hubo respuesta del zar, el dinero fue recolectado nuevamente, y ya en 1651, una nueva catedral de piedra fue consagrada por el arzobispo de Suzdal y Torzhok, Serapión. Sin embargo, no se puede afirmar con certeza que la construcción de la catedral se completó ese año, ya que la fecha se tomó de una cruz que pudo haber sido consagrada antes o durante la construcción del templo. Así, aunque 1651 se considera la fecha de fundación, es posible que el monasterio no se completara hasta la segunda mitad de la década de 1650.

La catedral de Nicolás sobrevivió junto con el monasterio al declive de finales del siglo XVIII, cuando se perdieron todas las posesiones, al florecimiento de la segunda mitad del siglo XIX y a la devastación del siglo XX.

La catedral es un templo de cuatro columnas con cuatro cúpulas bulbosas verdes y una cúpula dorada. El techo, probablemente desde su construcción, ha sido a cuatro aguas, pero en general la arquitectura de la catedral se mantiene conservadora. Los cimientos están hechos de guijarros, granito y parcialmente de piedra blanca. Las paredes exteriores están cubiertas de cal sobre ladrillo. La división externa de las paredes en tramos continúa también dentro de la catedral. La cúpula central está desplazada hacia el este, lo que también ha desplazado las columnas hacia el este. El tramo occidental es el más ancho, el medio es más estrecho, y el oriental es el más angosto, lo que se construyó sobre el principio de la proporción áurea. El altar triplemente absidado es el doble de bajo que el cuadrado del templo, lo que le da un aspecto austero. Las ventanas de la catedral son largas y estrechas, dispuestas en dos niveles. Las ventanas del nivel inferior tienen marcos con remates en forma de quilla, mientras que las ventanas del segundo nivel carecen de marcos. La ventana central, la ventana del altar, es la única que está tallada, y la ábside sur sobresale ligeramente más que la norte.

Dentro de la catedral, las paredes están enlucidas y se conservan restos de pintura al temple de principios del siglo XIX. Para el momento de la entrega del monasterio a la Iglesia, la decoración interior de la catedral había sido casi completamente destruida. En las paredes internas, bóvedas y aristas de los pilares, en algunos lugares se ha conservado el yeso con restos de frescos. Tres portales en perspectiva consisten en cuartos alternos y semicírculos. El portal norte está adornado con elementos tallados de piedra blanca, que recuerdan a los portales de la arquitectura de Vladímir-Suzdal de los siglos XII-XIII. El zócalo está decorado con un borde. En el templo hay antiguas íconos. Junto al coro izquierdo se encuentran las íconos de la Madre de Dios de Tikhvin y Shuya-Smolensk, y junto al derecho, la imagen no hecha por manos del Salvador de expresiva pintura. Por su tamaño, se puede suponer que estas íconos alguna vez estuvieron en el iconostasio de otro templo local.