На протяжении XIX века здание неоднократно расширялось и перестраивалось. Лишь к концу прошлого столетия оно приняло современный вид. Главный фасад здания протянулся по Набережной улице от Дубовой, ныне Комсомольской, улицы до Семинарской, ныне Ленинградской, улицы. В 1909 году епархия приступила к перестройке главного корпуса и возведению отдельного здания, предназначенного для домовой церкви Кирилла и Мефодия. Работы проводились архитектором В.И. Фрейманом. Позднейшая надстройка третьего этажа и пристройка углового корпуса по Семинарской улице, ныне Ленинградской, с церковью, увенчанной куполом, нарушили симметричное построение и стройность первоначального замысла, исказили его строгую стилевую характеристику. Строительство семинарии, начавшееся в конце XVIII века, завершилось в начале XX века.
Архитектурный ансамбль объединил в единое целое три сооружения, созданные представителями разных архитектурных стилей и разных веков. Этот комплекс, сохранивший свою самобытность и колорит до настоящего времени, привлекает внимание строгостью и красотою архитектурных форм. В наши дни старая часть практически не изменилась: были заложены окна северного фасада на первом и втором этажах. Самая значительная переделка произведена в корпусе по Ленинградской улице. Двухэтажное пространство бывшей церкви расчленено новым междуэтажным перекрытием. В отдельные интерьеры реконструированного здания введена декоративная обработка с мотивами, отвечающими его современному использованию. Входная часть выделена выступающим объёмом, украшенным балюстрадой балкона второго этажа. В центральном ризалите окна второго и третьего этажей арочные с замковым камнем. Простенки этих этажей украшены пилястрами, которые на втором этаже желтые, а на третьем белые. Первый и второй карниз разделяет междуэтажный карниз. Первый этаж по всему периметру здания выделен рустом. В боковых частях здания окна прямоугольной формы украшены наличниками, причём на втором этаже более тяжеловесной формы.
Композиция южного фасада флигеля симметричная и украшена аттиком с овальными окнами, завершёнными замковым камнем. Аттик выделен цоколем и карнизом. Ритм в плоскости стены задан пилястрами. По краям фасад завершается небольшими фронтонами. Восточную сторону флигеля украшает полуротонда, завершенная куполом. Её отделка выполнена в одном ключе с лицевыми фасадами здания. Дворовый фасад здания имеет более простой декор: лопатки фиксирующие углы ризалитов и карнизы. Цоколь выделен рустом и окрашен тёмно-бордовым цветом по всему периметру.
Внутреннее пространство соответствовало тем же правилам строгой и чёткой планировки. Сохранились до наших дней парадная, трёхмаршевая лестница, широкие четырёхметровые коридоры и высокие просторные помещения на первых двух этажах, где размещались классы и общежития.
Постройка корпуса духовной семинарии внесла заметный вклад в развитие архитектуры в конце XVIII века и начале XIX века. Здание играет важную градостроительную роль, заняв достойное место в окружающем ландшафте и не затерявшись в череде церквей. В настоящее время в здании расположен учебный корпус Тамбовского Государственного Технического Университета. Здание бывшей духовной семинарии является памятником архитектуры, истории и объектом культурного наследия регионального значения Российской Федерации.
