В настоящее время это самая древняя постройка монастыря и второй по возрасту из сохранившихся храмов в Курске. Его строительство было начато игуменией Пелагеей в 1695 году на месте деревянной церкви, посвященной Святой Троице. Новый каменный храм стал значительно больше предыдущего и занял часть старинных захоронений приходского кладбища, которое существовало при церкви. Храм имеет два этажа: на нижнем расположена церковь в честь иконы Божией Матери «Смоленская», а на верхнем, главный престол в честь Пресвятой Троицы.

Верхний храм представляет собой типичный образец русской архитектуры конца XVII века и имеет форму восьмерика на четверике. С западной стороны к нему примыкает трапезная часть, вход в которую оформлен красивым перспективным порталом. Рядом с ним находится маленькая дверь в стене, за которой расположена узкая каменная лестница, ведущая на колокольню. Первоначально колокольня состояла из пяти ярусов, но позднее два верхних яруса были скрыты шатром. С восточной стороны расположены три алтарные апсиды, опирающиеся на вынесенный вперед прямоугольный алтарь нижнего храма.

В 1770-х годах стены и купол внутри церкви были украшены лепными изображениями: в куполе, Господа Саваофа, по сторонам, фигурами ангелов и четырех евангелистов в парусах. Декор ярко демонстрирует влияние украинского барокко с его пышностью и западными мотивами. Пятиярусный иконостас, который не сохранился до наших дней, также был богато украшен барочной позолоченной резьбой. В 1860 году к Троицкому храму были пристроены боковые приделы. Южный придел освятили в честь Рождества Иоанна Предтечи, а в северном до 1911 года была ризница; позже в нем устроили престол в честь святителя Иоасафа Белгородского и преподобного Серафима Саровского.

Троицкий храм стал первым действующим храмом монастыря после его возвращения Русской Православной Церкви. Главный придел был вновь освящен 26 августа 1993 года, был установлен временный невысокий иконостас, расписаны стены трапезной части. Престолы в северном и южном приделах пока не обновлены. В настоящее время храм находится на реставрации.