Собор был построен на месте прежнего деревянного и соответствует новым сложившимся к тому времени архитектурным принципам подобных сооружений, массивный, достаточно большой, окруженный галереями, визуально связывавшими его с соседними постройками. Четырехстолпный храм на высоком цоколе окружен двухэтажной обходной галереей; с востока примыкает трехапсидная алтарная часть с узкими высокими окнами в глубоких нишах. Апсиды разделены между собой гладкими колонками и украшены резным карнизом с мелким рисунком.
Галерея завершается легкой крытой аркадой, с северо-западного и юго-западного углов на галерею ведут лестницы. Интерьер собора аскетичен, что неудивительно, он изначально использовался как храм-усыпальница знатных инокинь, могилы которых расположены в мрачном подцерковье. При реставрации собора в 1962 году, руководитель И.А.Столетов, были обнаружены интересные детали внутренней отделки, пол был вымощен черной плиткой, а стены никогда не были украшены росписью. Однако полностью собор не был лишен украшения, судя по хранящимся в музее иконам и расшитым покровам, он был богато убран изделиями самих монахинь. Собор неоднократно подвергался переделкам, надстраивали барабаны, шлемовидные купола были заменены на высокие луковичные, арочные проемы галереи были заложены, словом, как всякое активно использующееся здание, он перестраивался согласно нуждам хозяев. Только в 1962 году после реставрации собору был возвращен первоначальный вид.В 1980-е годы в отреставрированных помещениях музейного комплекса разместились гостиничные номера и бары-рестораны. В соборе действовал концертный зал. Православной церкви обитель вернули в 1992 году. Сейчас в ней вновь существует монашеская община.
