В 1876 году в монастыре освятили новый каменный соборный храм с одним престолом и пятью главами, выполненный в русском стиле, в честь иконы Божией Матери «Троеручица». Строительство началось в 1861 году. Игумен Израиль, главный строитель храма, сумел погасить долги, оставленные его предшественником игуменом Анастасием, и привлёк новых жертвователей для завершения строительства.

Алексей Васильевич Шишкин, художник Академии Художеств, создал 60 икон для нового собора, а тульский купец Чумаков написал три алтарные иконы. Резной иконостас и киоты изготовил мастер из Болхова Константин Попов. В 1895 году московский живописец Василий Колупаев выполнил внутреннюю роспись собора в «итальянском» стиле.