Церковь Троицы является одним из самых уникальных культовых сооружений региона, представляя собой редкий пример трехглавого храма середины XVII века.

Храм имеет прямоугольную форму и вытянут по оси восток-запад, стоя на высоком подклете. Его узкая средняя часть представляет собой поперечно ориентированный четверик, который изначально был увенчан тремя главами, расположенными в одну линию, при этом центральная глава была световой. Боковые части включают прямоугольный алтарь и квадратную одностолпную трапезную.

Фасадный декор Троицкой церкви, в отличие от собора, отражает ее внутреннюю структуру. Широкий карниз, несложно профилированный и отсутствующий лишь на боковых фасадах трапезной, отделяет подклет от основного этажа. Гладкие лопатки обрамляют углы здания и отмечают стыки внутренних стен, которые разделяют храм, алтарь и трапезную, а также делят восточную часть на жертвенник, алтарь и дьяконник. Завершает объемы широкий многорядный карниз, а над северной частью четверика сохранился фрагмент аттикового пояса с кокошниками. Многочисленные проемы различной формы и следы закладок указывают на многократные переделки храма. Первоначальные окна основного этажа, позже расширенные, имели треугольные или килевидные фронтоны, следы которых видны на фасадах алтаря и западной стороне трапезной. Крупные проемы с лучковыми перемычками на северном фасаде трапезной относятся к XIX веку. Вероятно, тогда же были созданы высокие проемы на боковых фасадах четверика, заменившие первоначальные окна, с киотами над ними. Позднее появились небольшие арочные окошки в глубоких амбразурах, расположенные выше киотов, с изогнутым карнизом над ними. Значительные изменения видны на южном фасаде трапезной, где три оконных проема XIX века вырублены в закладках арок, между которыми пробиты маленькие окошки. С этой стороны к трапезной примыкало крыльцо или галерея на сводах, от которых сохранились пяты. Первоначальные входы расположены на северном фасаде, ведущем в подклет алтарной части, и в центре западного фасада.

Внутри подклет состоит из трех помещений: основного и алтарного, перекрытых поперечными коробовыми сводами, и одностолпной трапезной. Своды основного этажа, за исключением алтарной части, перекрытой тремя параллельными коробовыми сводами, не сохранились. Однако архивные данные и обследования позволяют предположить, что трапезная также имела вид одностолпной сводчатой палаты, а четверик завершался поперечным лотковым сводом с прорезанным световым барабаном центральной главы.