Собор был возведен в 1652 году. Это храм крестово-купольного типа, увенчанный пятью главами. С трех сторон находятся галереи, на главную площадь выходит крыльцо-шатер - торжественное и парадное.
     Интерьер собора расписан в конце 17 века Гурием Никитиным с артелью. На западной галерее сохранились две большие ранние фрески - "Страшный суд" и "Лествица Иоанна Лествичника" (сер. 17 века). Пышный пятиярусный иконостас 18 века выполнен резчиками по дереву и позолочен.
     Также стоит обратить внимание на старинные двери, - они обиты медными листами с изображениями евангельских сюжетов. Фигуры и узоры выполнены в технике "огневого золочения" - золотая насечка на медном листе. Сегодня в России известны и сохранились лишь пять церковных врат, выполненных в этой трудоемкой и опасной для здоровья мастера технике. Врата Троицкого собора и Богоявленского собора Московского Кремля, предположительно, изготавливались в одно время. Это последние произведения, выполненные в такой технике. В подклети западной галереи находится частично сохранившаяся усыпальница рода Годуновых. Когда-то, из 97 представителей рода Годуновых, здесь покоились 52. Но при Романовых, в середине 18 столетия, по распоряжению местного духовенства, могилы перекопали и останки сложили в одну общую могилу под Троицким собором. В подклетях и у стены западной галереи сохранилось несколько погребений 16-18 в.в.. Звонница Троицкого собора является памятником архитектуры 16-17 в.в.. Средства на ее сооружение поступили от Годуновых.