El monasterio, originalmente de madera, fue construido en este lugar en 1576. Su construcción en la ladera norte de la colina fue iniciada por el igumen Kirill, uno de los primeros misioneros ortodoxos de la región. Esto se confirma con el decreto real de Iván Vasilyevich, en el que se menciona que otorga "al su devoto igumen Kirill" diversas ventajas por haber "construido una comunidad en el monasterio y erigido el templo de la Trinidad Vivificante".

Más tarde, el metropolitano Savvaty inició la construcción del templo de piedra. En esos tiempos, los monjes del monasterio tenían tiendas en la ciudad y comerciaban sin impuestos, además de poseer derechos de pesca. Esto permitió acumular fondos para la construcción de la catedral de piedra, que se completó en 1603. En Astracán, en esos tiempos, a menudo ocurrían grandes incendios, y en 1623 uno de ellos afectó no solo a la ciudad, sino también al recinto del Kremlin. Después de esto, el monasterio fue rápidamente restaurado.

En 1700, el monasterio fue anexado al Monasterio de la Trinidad de Serguéi y permaneció bajo su administración hasta 1764. Desde 1765 hasta 1807, los edificios del monasterio estuvieron bajo la gestión del Departamento de Beneficencia Pública, y las autoridades de Astracán incluso planearon demoler todas las estructuras del monasterio. Las celdas y las Puertas Sagradas fueron desmanteladas, y los ladrillos se utilizaron para construir un gimnasio, pero el arzobispo Anastasiy Bratanovski logró salvar las iglesias.

El templo es un complejo arquitectónico complejo. En el lado oeste se encuentran las salas de la cena, Grande y Pequeña, restauradas en 1974, y al norte, dos iglesias rodeadas de galerías de un solo nivel en el sótano. Las iglesias son de cruz con cúpula, de cuatro pilares, con tres ábsides y arcos de soporte bajos, con cinco cúpulas; las ramas de la cruz y los compartimentos de las esquinas están cubiertos con bóvedas de crucería con columnas redondas. Originalmente, las cúpulas de la catedral eran en forma de casco, pero durante la restauración en 1974 se les dio forma de cebolla; también se cubrió el templo con láminas de cobre; se fabricaron nuevas cruces y conos, que fueron dorados y colocados en su lugar; los detalles de piedra blanca en el cornisa fueron cuidadosamente limpiados y restaurados. En la Gran sala de la cena, el pilar se transforma suavemente en las bóvedas, que descienden suavemente sobre la masa de la pared. En la base del pilar hay una mampostería en espiral. Entre las ventanas en las paredes se disponen nichos con forma de flecha, que recuerdan a las saeteras en los merlones del Kremlin, pero son ciegos. En estos nichos se colocaban lámparas, y a lo largo de las paredes se disponían largas mesas para las comidas de la comunidad monástica.

El monasterio de la Trinidad fue un verdadero tesoro del arte ruso antiguo. En el inventario del monasterio, elaborado en junio de 1769, se mencionan descripciones como: en muchas iconos se habían colocado toallas o pañuelos bordados, en el icono de la Madre de Dios de Vladimir se había colocado "un paño de color rojo, adornado con pequeñas perlas, con flecos azules", en otro icono "un paño de Kamchatka, todo adornado con granos de colores diversos". La catedral de la Trinidad fue saqueada en numerosas ocasiones, por lo que hasta nuestros días no ha sobrevivido ningún objeto, ni un solo icono antiguo del monasterio de la Trinidad.