Отдельно стоящая четырёхъярусная колокольня была построена по проекту итальянского архитектора из Турина, Маричелло. Первоначально он сам выступал в роли подрядчика, а затем эту роль взяли на себя ярославские крестьяне Василий Семёнов и Иван Никитин. О Маричелли, который работал в России с 1792 по 1822 годы, известно немного. Он занимал должность городского архитектора в Шуе, где в 1810 году по его проекту началось строительство соборной колокольни. Однако, после возведения трёх ярусов, она обрушилась и достраивалась под руководством архитектора Е.Я. Петрова. В первой трети XIX века Маричелли участвовал в возведении ограды Николо-Шартомского монастыря. В 1819 году по его проекту была пристроена тёплая часть Троицкого храма и Покровская церковь в селе Иванове, а также другие здания, которые, к сожалению, не сохранились.

Колокольня является ярким примером ярусного сооружения в стиле классицизма, отличающегося пропорциональной композицией и изящным фасадным декором. Пять ярусов колокольни имеют разную форму: нижний, четырёхгранный, второй, в виде четверика со срезанными углами, третий, восьмигранный, четвёртый, цилиндрический, а пятый ярус-резонатор, небольшой и четырёхгранный, расположенный на купольной кровле с люкарнами. Сооружение венчает гранёная гуськовая кровля с высоким шпилем на вазообразном основании.

Фасадное убранство ярусов также разнообразно. Стены нижнего четверика украшены ленточным рустом с веерной расшивкой швов над полуциркульной перемычкой арок на западном и восточном фасадах и арочных ниш на северном и южном. Четырёхколонные тосканские портики с треугольными фронтонами украшают ярус с трёх сторон, а на восточном фасаде расположен аналогичный пилястровый портик. Колонны объединены высокими постаментами, а антаблемент, их венчающий, не имеет архитрава.

Во втором ярусе стены покрыты горизонтальным рустом до перемычек арок, гладкие архивольты которых опираются на трёхчетвертные колонки с ионическими капителями. Более крупные ионические колонны расположены по сторонам срезанных углов, создавая активные выносы трёхчастного антаблемента с мелкими сухариками в карнизе. В третьем ярусе, завершённом пластичным трёхчастным антаблементом со ступенчатыми консольками, основные грани прорезаны сквозными арками, обрамлёнными филёнчатыми пилястрами с лепными медальонами над ними, а диагональные украшены двухколонными портиками.

Декор четвёртого яруса сдержан и ограничен вдавленными гладкими рамами по контуру арок звона и карнизом с мутулами, поддержанным гладким фризом и узким аттиком в основании фигурных обрамлений круглых люкарн. На этом фоне особенно изящно выглядит ограждение обходной галереи металлической решёткой, укреплённой в кирпичных филёнчатых тумбах с миниатюрными главками, которые ранее венчались крестами. Арки верхнего яруса-резонатора оформлены двухколонными портиками с полным антаблементом.

Нижний ярус, ныне разделённый плоским перекрытием на два этажа, перекрыт крестовым сводом, а лестница к звону расположена в массиве юго-восточного пилона.