Троицкая церковь была построена на небольшой возвышенности в 500 метрах от берега Енисея и служила приходской церковью для новой слободы города. Боковые теплые приделы, северный Сретенский и южный, Живоначального источника, были заложены одновременно с главным холодным храмом и завершены в 1773 году.

Здание одноэтажное, кирпичное, расположенное на продольной оси. Оно включает сохранившийся фрагмент четверика, трапезную с двумя боковыми приделами и нижний ярус колокольни. Западный фасад имеет одну ось оконных проемов и один дверной проем. Южный фасад состоит из семи осей оконных проемов, включая одно заложенное окно в нижнем ярусе колокольни, четыре окна в южном приделе, одно окно в храмовом четверике и одно окно в алтаре холодного храма. Восточный фасад имеет две оси оконных проемов, по одному в алтарях придельных храмов. Северный фасад также имеет две оси оконных проемов, одно окно в алтаре придельного храма и одно окно в храмовом четверике холодного храма. Крыша четырехскатная, современная, а главный вход расположен на западном фасаде.

К продольно ориентированному помещению холодного храма с востока примыкает полукруглая алтарная апсида, а с запада, поперечно ориентированное обширное помещение трапезной с боковыми приделами. К трапезной с запада примыкает квадратное помещение притвора. Интерьер просторной трапезной развит в поперечном направлении, а помещения трапезной холодного храма и боковых придельных храмов соединяются через широкие арочные проемы.

Сохранился нижний ярус здания, богато украшенный мелкопрофильным декором из лекального кирпича. Стены завершаются карнизом с метрическим рядом городчатых кронштейнов. Углы объемов оформлены широкими лопатками, украшенными «пламенеющими» киотцами и филенками квадрифолийной формы с керамическими вставками. Портал западного входа выполнен в виде широкой профилированной рамы с килевидным завершением. По сторонам рамы расположены вертикальные стойки из сдвоенных «триконхов», завершенные волютами и колоннами видоизмененного «ионического» ордера.

На остальных фасадах сохранились оконные и дверные наличники в виде заглубленной в стену профилированной рамы с килевидным навершием, вертикальные стойки из сдвоенных «триконхов» по сторонам оконных проемов, завершенные балясинами, а также широкие лопатки на углах объемов, украшенные «пламенеющими» киотцами и филенками квадрифолийной формы с керамическими вставками.

Разнообразные верхние ярусы храма и колокольни отличались тонкими пропорциями и выразительностью силуэта. Бесстолпный храм типа малый восьмерик на четверике завершался изящным пятиглавием, выполненным в лучших традициях сибирского барокко. Стройный столп многоярусной колокольни с ритмично убывающими восьмериками восходил к традициям московского барокко конца XVII века.

Трехчастная продольно-осевая композиция Троицкой церкви позже была воплощена в Покровской церкви в Красноярске. Сохранился нижний ярус постройки с значительными утратами. Это образец церковной архитектуры, объединяющий черты московского, уральского и иркутского барокко. Это одно из лучших произведений «енисейской школы» сибирского каменного зодчества и один из редких образцов каменной церковной постройки 70-х годов XVIII века в Сибири и Красноярском крае.

В 2019 году завершилась реставрация храма. Были проведены демонтажные работы, усиление фундаментов и воссоздание утраченных элементов церкви, включая храмовую часть и колокольню. Также были выполнены устройство железобетонных сводов, ремонт существующих кирпичных сводов, ремонт отдельных помещений и фасадов, установка оконных и дверных проемов, устройство инженерных сетей, как внутренних, так и наружных, благоустройство территории с воссозданием кирпичного ограждения, строительство туалета для прихожан и установка модульной котельной.