Васильевская церковь с колокольней, авторство которой неизвестно, была перестроена архитектором В. Червинским. Ее строительство велось в период с 1751 по 1780 годы на средства бунчуковых товарищей Лубненского полка Андрея Павловича Полетики, его сына Андрея Андреевича Полетики и лубненского полкового писаря Петра Лукьянова. Основатели церкви принадлежали к одному из самых известных казацко-старшинских родов Левобережья эпохи Гетьманщины, который дал Украине ряд выдающихся политических и культурных деятелей.

Церковь расположена рядом со Святодуховским собором и служит его колокольней. После перестройки она приобрела удлиненную форму без купола, с двухскатной крышей, завершающейся граненой алтарной апсидой, над которой возвышается небольшая декоративная главка. Над крышей западного притвора возвышается невысокий четверик, из которого стремительно поднимается колокольня, состоящая из высокого изящного восьмерика с арочными проемами. Над ним расположен второй восьмерик меньших размеров, без проемов, со стрельчатыми арочками. Колокольню венчает изящная главка на высоком цилиндрическом барабане. Вход оформлен в виде арочного проема в массивном центральном ризалите на западном фасаде. Арка входа обрамлена стилизованными капителями, а над ней расположено большое круглое окно.

В декоре церкви использованы разнообразные элементы русско-византийского стиля, такие как килевидные завершения арок, ажурные карнизы и колонки с «дыньками». Колокольня в своем кружевном убранстве выглядит стройной и хрупкой на фоне мощного кубического объема Святодуховского собора.

Васильевская церковь является последним образцом зального типа храма, распространенного в Украине во второй половине XVII и начале XVIII века. Несмотря на перестройки, она сохранила основные черты своей оригинальной планировочной структуры. Как памятник архитектуры национального значения, она имеет охранный номер 1535.

Дом священника примыкает к ограждению собора с юго-западной стороны. Его миниатюрность подчеркивает величественный масштаб собора. Построенный в 1876 году как место для продажи церковных свечей, дом имеет прямоугольную форму, одноэтажный, с тремя комнатами и пристроенным закрытым крыльцом. Фасады лишены декора, лишь углы выделены лопатками. Отопление печное, полы деревянные. Перекрытия плоские, выполнены по деревянным балкам. Крыша вальмовая, на деревянных стропилах, покрыта кровельной сталью.