La cathédrale de l'Assomption, érigée sur ordre du tsar Ivan le Terrible, a été construite entre 1559 et 1585. Architectoniquement, elle ressemble beaucoup à la cathédrale homonyme du Kremlin de Moscou, qui lui a servi de modèle, mais la dépasse en taille. C'est le plus grand temple du monastère de la Trinité, cependant sa majesté ne fait pas d'ombre aux constructions plus anciennes et plus petites du monastère. La cathédrale de l'Assomption limite la place de la cathédrale du côté est.

La peinture murale qui orne les murs, les piliers et les voûtes de la cathédrale a été réalisée en 1684 par une équipe d'iconographes de Iaroslavl et de la Trinité sous la direction du maître Dmitri Grigoriev. L'intérieur de la cathédrale est complété par un immense iconostase sculpté à cinq niveaux du début du XVIIIe siècle avec des icônes du XVIIe siècle et deux magnifiques candélabres en bronze, fabriqués à l'Arsenal au XVIIe siècle.

Les principales reliques de la cathédrale, les reliques de saint Innocent, métropolite de Moscou, et de saint Maxime le Grec. Elles sont ouvertes à la vénération pendant la saison chaude, lorsque la cathédrale de l'Assomption devient le temple principal pour les offices monastiques.

La cathédrale de la Trinité, qui est le principal temple cathédral et le plus ancien des bâtiments conservés du monastère de la Trinité, a été construite en 1422 par saint Nikon en l'honneur du fondateur du monastère, saint Serge de Radonège. Dans la châsse en argent repose les reliques de saint Serge, la principale relique du monastère.

La cathédrale de la Trinité en pierre blanche, l'un des monuments clés de l'architecture moscovite primitive. Sa construction a marqué le début de la formation d'un ensemble architectural unique du monastère. La plus ancienne peinture des murs intérieurs, réalisée entre 1425 et 1427 par les iconographes Andreï Roublev et Daniil Tcherny, n'a malheureusement pas survécu. La peinture actuelle, créée en 1635, reproduit l'ancienne iconographie. La principale richesse artistique de la cathédrale de la Trinité, son iconostase à cinq niveaux, dont la plupart des icônes ont été créées au début du XVe siècle par Andreï Roublev et les maîtres de son cercle.