Троицкий собор представляет собой каменный храм, выполненный в архитектурном стиле "восьмерик на четверике" с трапезной в духе московского барокко и шатровой колокольней. Изначально верх восьмерика был украшен пятиглавием. В кладке храма частично сохранились фрагменты строения XVI века. В процессе реконструкций к зданию были добавлены архитектурные элементы в стилях классицизма и ампира.