Соборная церковь Святой Троицы, выполненная в византийском стиле, была построена по образцу Успенского собора Московского Кремля. Строительство длилось долго, и в 1688 году были выделены дополнительные средства для его продолжения. Завершение работ датируется 1706 годом, когда также была окончена постройка монастырской ограды. Изначально, до конца XVIII, начала XIX века, собор имел один престол.

Собор представляет собой четырехстолпное, трехаспидное, пятикупольное здание. С юга к нему примыкает паперть, а с запада, трехъярусная колокольня. Все окна, за исключением тех, что находились в разобранной позже паперти, сохранились на своих местах. Кресты на куполах были вызолочены, а сами купола, покрытые жестью, отремонтированы. Железная кровля окрашена в зеленый цвет. Деревянный пол заменили на чугунные плиты. Побелка стен свидетельствует о том, что в середине XVIII века храм не был расписан. Колокольня завершалась куполом, главкой и шпилем, а проемы были ограждены токарными балясинами. В 1803 году было решено разобрать колокольню Троицкого собора из-за строительства новой монастырской церкви, Тихвинской.

Таким образом, в начале XIX века облик Троицкого собора значительно изменился. Первоначальная композиция памятника была утрачена: исчезли двухэтажная паперть и трехъярусная колокольня, изменились фасады и кровля. В 1851 году притвор был значительно расширен и преобразован в трапезную с двумя приделами, куполом и главой. Для прохода из трапезной в собор частично разобрали западную стену. Над трапезной возвышался купол с главой.

В 2002 году началось возрождение монастыря как женского. С 2007 года ведутся реставрационные работы: выполнены кровельные работы склепа Троицкого собора, реставрация купола, юго-восточной башни, восточной стены монастырской ограды и внутреннего фрагмента южной стены.