Церковь Троицы относится к крупным пятиглавым храмам с заметно пониженными и уменьшенными апсидой и трапезной. К западной стороне здания примыкает притвор, построенный в начале XX века. Архитектура храма сохраняет объёмно-композиционную схему XVII века, но использует декоративные элементы барокко. Высокий двусветный четверик с гранёной апсидой и широко расставленными главами-маковками на барабанах имеет традиционную трёхосевую структуру боковых фасадов. Стены завершаются широким наборным карнизом и двухчастным аттиковым ярусом с поясом декоративных кокошников, а выше, отделённый полочкой, расположен пояс квадратных ширинок. Ярусы света разделены профилированным карнизом, который, как и венчающий, раскрепован над спаренными пилястрами, выступающими на углах. Оконные наличники с лучковыми перемычками украшены барочными ушками и фартуками и завершаются филёнками с дугообразными сандриками. Грани барабанов украшены нишами.

Четверик перекрыт восьмилотковым сводом с кольцом светового барабана и голосниками в лотках. Трапезная имеет полулотковый свод с распалубками над окнами, а апсида, цилиндрический свод, переходящий в трёхлотковую конху. Интерьер четверика отличается стройностью благодаря глубоким вертикальным нишам, объединяющим проёмы первого и второго света. Низкий притвор входа перекрыт коробовым сводом.

Первоначальная клеевая роспись XIX века в стиле классицизма сохранилась на западной стене четверика, включая гризайльные карнизы и две фигуры спящих ангелов, которые фланкировали композицию “Сошествие Святого Духа” в верхнем ярусе.

Масляная роспись начала XX века представляет собой провинциальную интерпретацию стиля росписей Васнецова во Владимирском соборе в Киеве. Она выполнена без соблюдения иконографии и расположения старой живописи, за исключением повторенной центральной композиции на западной стене. Сюжетные сцены немногочисленны, преобладают одиночные изображения. Колорит основан на локальных холодных тонах, среди которых выделяются интенсивный голубой и серый.

На восточном лотке свода изображена “Новозаветная Троица”, на западном, Богоматерь, на боковых, парные фигуры евангелистов. В простенках южной и северной стен в два яруса изображены архангелы и Иоанн Предтеча. На западной стене по сторонам композиции “Сошествие Святого Духа” написаны “Преображение” и “Успение”. Внизу арку в трапезную фланкируют фигуры князей Владимира и Александра Невского. На своде трапезной помещена композиция “Ветхозаветная Троица”, а на западной стене, “Воздвижение креста” и “Николай Чудотворец”.