La cathédrale de la Trinité, qui existe aujourd'hui, fait partie du monastère Nicolas-Trinité. Elle a été initialement construite à l'emplacement de l'ancienne église en bois de la Trinité. La construction a commencé en 1681 grâce au financement de Semion Ershov, un notable connu, et s'est achevée en 1689.

La cathédrale se dresse sur un haut soubassement. En bas se trouve l'église Saint-Nicolas, et en haut, un temple froid dédié à la Sainte-Trinité. Entre 1790 et 1792, un grand autel de la Transfiguration a été ajouté à la cathédrale, et en 1894, un porche en pierre a été construit.

La cathédrale est un bâtiment rectangulaire à trois absides et à deux étages, sans colonnes, surmonté de cinq coupoles. Le temple est divisé en trois parties : la salle principale, l'abside et le parvis.

Le volume principal du deuxième étage est couvert d'une voûte en berceau et a une forme carrée avec des pilastres. Les murs sont percés d'ouvertures de fenêtres ornées de linteaux avec des terminaisons dentelées et en forme de kil. Dans la partie supérieure des murs se trouvent des kokoshniks semi-circulaires, soutenus par une corniche en dents de scie et en demi-rouleaux. Les absides du temple sont séparées par des demi-colonnes et comportent plusieurs fenêtres décorées.

Du côté ouest du porche, il y a trois ouvertures de fenêtres, deux fenêtres simples et une ouverture de porte au deuxième étage. Les angles des panneaux muraux sont encadrés et se terminent par une corniche décorative.

Un petit escalier mène au deuxième étage du côté nord, couvert d'un toit à un versant. Les colonnes du porche sont ornées de larges moulures et surmontées d'un toit sphérique.

Le volume principal est recouvert d'un toit métallique à quatre pentes. Les quatre tambours d'angle et le tambour central sont aveugles. Les coupoles sont décorées de demi-colonnes avec des perles, et au-dessus d'elles passe une corniche avec plusieurs saillies. Le bâtiment du temple est entièrement construit en briques.

La cathédrale de la Trinité est la plus grande parmi toutes les églises du monastère. Au nord, elle est partiellement masquée par le clocher et le bâtiment du supérieur, mais elle est bien visible des autres côtés. La cathédrale est située au centre du territoire du monastère et représente une construction à cinq coupoles avec un porche, un clocher et un porche sud, formant une solution compositionnelle unique. Les façades sud et nord sont réalisées dans un même plan, mais ont des hauteurs différentes, créant un silhouette en gradins. Les façades extérieures sont blanchies, et les toits sont peints en marron. Les fenêtres sont ornées de grilles en fer forgé.