Заложен в 1735 году на месте деревянной Успенской церкви. В литературных источниках встречается под названием Троицкий и датируется также 1689 год, 1738—1747 годы и 1749 год. Построен в стиле украинского барокко, кирпичный, оштукатуренный, прямоугольный в плане с четырьмя опорными столбами, делящими его на три нефа и несущими систему полуциркульных сводов и три купола на невысоких барабанах по продольной оси. Средний барабан — круглой формы, крайние — овальной, увенчаны главами грушевидной формы с вытянутыми декоративными фонариками с главками.
С восточной стороны примыкают три апсиды: центральная пятигранная снаружи и полукруглая внутри одной высоты с основным объемом, а низкие северная и южная в четверть окружности и по ширине равные боковым нефам. С запада пристроена прямоугольная в плане крытая паперть главного входа, с севера и юга квадратные тамбуры боковых входов, покрытые двускатными крышами. Паперть увенчана главкой.
Фасады здания оформлены лопатками и антаблементом, завершены парными треугольными фронтонами, с юга и севера украшены лопатками и нишами для живописи, обрамленными наличниками. Основной объем сооружения двусветный, оконные проемы прямоугольной и полуциркульной формы, в верхнем ярусе украшены треугольными сандриками. Под собором подвал, перекрытый системой полуциркульных сводов. В интерьере в западном членении боковых нефов устроены хоры, поддерживаемые арками, которые соединяются узким деревянным переходом, перекинутым через главный неф. На хоры ведут лестницы, устроенные в толще северном и южной стен. Интерьер отличается большой выразительностью, широко раскрыт как в высоту, так и в глубину, сохранились фрагменты росписей.
В объемно-пространственном решении собора нашли отражение два типа сооружений: древнерусский трехнефный центральнокупольный и украинский трехмастный трехкупольный. В 1970—1971 годах здание отреставрировано.
Памятник является одним из оригинальных произведений украинского барокко XVIII века.
