Этот храм, расположенный на высоком подклете, занимает третье место по значимости среди сооружений центральной части монастыря и находится на южной стороне главной площади. Церковь представляет собой одноглавый бесстолпный храм, характерный для XVII века. Стены церкви и трапезной связаны единым ритмом глубоких полуциркульных ниш, похожих на ниши Успенского собора напротив. Вероятно, здание строили те же мастера, что и собор, так как архитектура Троицкого храма схожа с архитектурой Успенского собора. Гладкие стены, ритм окон и закомар, а также изысканный орнамент на апсидах объединяют эти постройки в единый ансамбль. Строительство Троицкой церкви с трапезной финансировалось святителем Иларионом. После 1923 года в Троицкой церкви разместили клуб для работников лесозаготовительных контор, а позже, для воинской части. Реставрация этого архитектурного памятника началась в 2006 году, когда в монастырь прибыла команда монтажников под руководством Игоря Иванова из фирмы "Спецстрой-333", ранее восстанавливавшего храм в Дубровицах. На тот момент Троицкий храм Флорищевой обители находился в аварийном состоянии, но благодаря перекрытию кровли в 1995 году, к 2005 году он был в наилучшем состоянии среди монастырских построек. Главным архитектором проекта восстановления стал Сергей Демидов, специалист в области реставрации. Уже на Пасху 2006 года в Троицком храме прошла литургия, а в 2007 году состоялось его полное освящение. Сегодня церковь полностью восстановлена и является единственным постоянно действующим храмом Флорищевой пустыни, где проходят монастырские богослужения. Трапезная также используется по назначению. Росписью возрождённого храма занималась иконописная мастерская из Нижнего Новгорода, а программу росписи составили отец наместник и Нижегородский владыка. В притворе Троицкой церкви находится церковная лавка.