Церковь была заложена в 1735 году на месте старой деревянной Успенской церкви. В литературе она упоминается как Троицкая, с различными датами основания: 1689, 1738, 1747 и 1749 годы. Здание выполнено в стиле украинского барокко, построено из кирпича и оштукатурено. Оно имеет прямоугольную форму с четырьмя опорными столбами, которые делят его на три нефа и поддерживают систему полуциркульных сводов и три купола на невысоких барабанах, расположенных вдоль продольной оси. Центральный барабан круглый, а боковые овальные, украшены грушевидными главами с декоративными фонариками.

С восточной стороны к зданию примыкают три апсиды: центральная пятигранная снаружи и полукруглая внутри, равная по высоте основному объему, а северная и южная, низкие, в четверть окружности, по ширине соответствуют боковым нефам. С запада пристроена прямоугольная крытая паперть главного входа, а с севера и юга, квадратные тамбуры боковых входов с двускатными крышами. Паперть украшена главкой.

Фасады здания оформлены лопатками и антаблементом, завершаются парными треугольными фронтонами. Южные и северные стороны украшены лопатками и нишами для живописи, обрамленными наличниками. Основной объем здания двусветный, с прямоугольными и полуциркульными оконными проемами, в верхнем ярусе украшенными треугольными сандриками. Под собором находится подвал с полуциркульными сводами. В интерьере, в западной части боковых нефов, расположены хоры, поддерживаемые арками и соединенные узким деревянным переходом через главный неф. На хоры ведут лестницы, встроенные в северную и южную стены. Интерьер отличается выразительностью, с сохранившимися фрагментами росписей.

Архитектурное решение собора сочетает в себе черты древнерусских трехнефных центральнокупольных и украинских трехмастных трехкупольных сооружений. В 1970 и 1971 годах здание было отреставрировано.

Этот памятник является одним из оригинальных произведений украинского барокко XVIII века.