Церковь Троицы принадлежит к типу крупных пятиглавых храмов с сильно пониженными и уменьшенными апсидой и трапезной. К западному фасаду примыкает притвор начале XX века. Архитектура, сохраняющая объёмно-композиционную схему XVII века, использует декоративные формы барокко. Высокий двусветный четверик с гранёной апсидой и широко расставленными главами-маковками на барабанах имеет традиционную трёхосевую структуру боковых фасадов. Стены завершает широкий наборный карниз и своеобразный двухчастный аттиковый ярус, пояс декоративных кокошников, а выше, отделённый полочкой, пояс квадратных ширинок. Ярусы света разделены профилированным карнизом, как и венчающий, он раскрепован над спаренными пилястрами, поставленными с выпуском углов на флангах. Наличники окон с лучковыми перемычками имеют барочные ушки и фартуки и завершены филёнками с дугообразными сандриками. Грани барабанов обработаны нишками.
Четверик перекрыт восьмилотковым сводом с кольцом светового барабана и голосниками в лотках. Трапезная имеет полулотковый свод с распалубками над окнами, а апсида цилиндрический свод, переходящий в трёхлотковую конху. Особую стройность интерьеру четверика придают глубокие вертикальные ниши, объединяющие проёмы первого и второго света. Низкий притвор входа перекрыт коробовым сводом.
Первоначальная клеевая роспись XIX века, выполненная в стиле классицизма, сохранилась на западной стене четверика, гризайльные карнизы и две фигуры спящих ангелов, фланкировавшие композицию «Сошествие Святого Духа» в верхнем ярусе.
Масляная роспись начала XX века является провинциальной интерпретацией стиля васнецовских росписей во Владимирском соборе в Киеве. Исполнена без соблюдения иконографии и расположения старой живописи, за исключением повторенной центральной композиции на западной стене. Сюжетные сцены немногочисленны, преобладают одиночные изображения. Колорит построен на локальных холодных тонах, среди которых выделяются интенсивный голубой и серый.
На восточном лотке свода написана «Новозаветная Троица», на западном Богоматерь, на боковых — парные фигуры евангелистов. В простенках южной и северной стен в два яруса изображены архангелы и Иоанн Предтеча. На западной стене по сторонам первоначальной композиции «Сошествие Святого Духа», написаны «Преображение» и «Успение». Внизу арку в трапезную фланкируют фигуры князей Владимира и Александра Невского. На своде трапезной помещена композиция «Ветхозаветная Троица», а на западной стене «Воздвижение креста» и «Николай Чудотворец».
