Le monastère, initialement en bois, a été construit à cet endroit en 1576. Sa construction sur le flanc nord de la colline a été initiée par l'igoumène Kirill, l'un des premiers missionnaires orthodoxes de la région. Cela est confirmé par le décret royal d'Ivan Vassilievitch, qui mentionne qu'il accorde à « son igoumène Kirill » diverses privilèges pour avoir « construit une communauté commune dans le monastère et érigé le temple de la Sainte-Trinité ».

Plus tard, la construction de l'église en pierre a été initiée par le métropolite Savvaty. À cette époque, les moines du monastère de la Trinité possédaient des boutiques dans la ville et y commerçaient sans taxes, tout en ayant des droits de pêche. Cela a permis d'accumuler des fonds pour la construction de la cathédrale en pierre, qui a été achevée en 1603. À Astrakhan, de grands incendies se produisaient souvent, et en 1623, l'un d'eux a touché non seulement la ville, mais aussi la cour du Kremlin. Après cela, le monastère de la Trinité a été rapidement restauré.

En 1700, le monastère de la Trinité a été rattaché à la Laure de la Trinité-Saint-Serge et est resté sous sa direction jusqu'en 1764. De 1765 à 1807, les bâtiments monastiques étaient sous la gestion du Bureau de l'Assistance publique, et les autorités d'Astrakhan avaient même prévu de démolir toutes les structures du monastère. Les cellules et la Sainte porte ont été démolies, les briques utilisées pour construire un gymnase, mais l'archevêque Anastasiy Bratanovski a réussi à défendre les églises.

L'église représente un complexe architectural complexe. Du côté ouest se trouvent les salles de repas, Grande et Petite, restaurées en 1974, et au nord, deux églises entourées de galeries à un étage sur sous-sol. Les églises sont à coupole croisée, à quatre piliers, à trois absides avec des arcs de soutien abaissés, à cinq dômes ; les branches de la croix et les compartiments d'angle sont couverts de voûtes en croisée d'ogives avec des colonnes rondes. À l'origine, les dômes de la cathédrale étaient en forme de casque, mais lors de la restauration en 1974, ils ont été rendus en forme d'oignon, et à ce moment-là, l'église a été recouverte de cuivre en feuilles ; de nouvelles croix et cônes ont été fabriqués, dorés et installés à leur place ; les détails en pierre blanche le long de la corniche ont été soigneusement nettoyés et restaurés. Dans la Grande salle de repas, le pilier passe en douceur dans les voûtes, qui descendent doucement sur la masse du mur. À la base du pilier se trouve une maçonnerie en spirale. Entre les fenêtres sur les murs, des niches en arc ont été aménagées, rappelant des meurtrières dans les créneaux du Kremlin, mais aveugles. Des lampes étaient installées dans ces niches, et le long des murs se trouvaient de longues tables pour les repas de la communauté monastique.

Le monastère de la Trinité était un véritable trésor de l'art ancien russe. Dans l'inventaire monastique, établi en juin 1769, on trouve des descriptions telles que : sur de nombreuses icônes étaient jetées des serviettes ou des foulards brodés, sur l'icône de la Mère de Dieu de Vladimir était jeté « un tissu rouge, orné de petites perles, avec une frange bleue », sur une autre icône « un tissu de Kamchatka, entièrement orné de grains multicolores ». La cathédrale de la Trinité a été plusieurs fois pillée, c'est pourquoi jusqu'à nos jours, aucun objet, aucune ancienne icône du monastère de la Trinité n'a été conservé.