La catedral de la Trinidad, que existe hoy, es parte del monasterio Nicolás-Trinitario. Originalmente fue construida en el lugar de la antigua iglesia de madera de la Trinidad. La construcción comenzó en 1681 gracias a la financiación de Semión Ershov, un conocido hombre de la ciudad, y se completó en 1689.

La catedral se encuentra sobre un alto podio. Abajo se ubica la iglesia de San Nicolás, y arriba, el templo frío, dedicado a la Trinidad Vivificante. Entre 1790 y 1792 se añadió un gran altar de la Transfiguración a la catedral, y en 1894 se construyó un pórtico de piedra.

La catedral es un edificio rectangular de tres ábsides y dos pisos, sin columnas, coronado por cinco cúpulas. El templo se divide en tres partes: el espacio principal, el ábside y el pórtico.

El volumen principal del segundo piso está cubierto por una bóveda cerrada y tiene forma cuadrada con contrafuertes. Las paredes están perforadas por vanos de ventanas, decorados con marcos con terminaciones dentadas y en forma de quilla. En la parte superior de las paredes hay kokoshniks semicirculares, sostenidos por un cornisa de dientes y semicírculos. Los ábsides del templo están divididos por semicolumnas y tienen varias ventanas decoradas.

En el lado oeste del pórtico hay tres vanos de ventanas, dos ventanas simples y un vano de puerta en el segundo piso. Las esquinas de los paneles de las paredes están enmarcadas y terminan con un cornisa decorativa.

Una pequeña escalera lleva al segundo piso desde el lado norte, cubierta con un techo a un agua. Los pilares del pórtico están decorados con molduras multifacéticas y cubiertos con un techo esférico.

El volumen principal está cubierto con un techo metálico a cuatro aguas. Cuatro tambores en las esquinas y el tambor central son ciegos. Las cúpulas están decoradas con semicolumnas decorativas con cuentas, y sobre ellas pasa un cornisa con varios salientes. El edificio del templo está completamente construido de ladrillo.

La catedral de la Trinidad es la más grande entre todas las iglesias del monasterio. Al norte, está parcialmente cubierta por el campanario y el edificio del abad, pero desde otros lados es bien visible. La catedral está situada en el centro del territorio del monasterio y representa una construcción de cinco cúpulas con un pórtico, un campanario y un ala sur, formando una solución compositiva unificada. Las fachadas sur y norte están en un mismo plano, pero tienen diferentes alturas, creando un perfil escalonado. Las fachadas exteriores están blanqueadas, y los techos pintados de color marrón. Las ventanas están decoradas con rejas de hierro forjado.