Этот храм на высоком подклете, представляющий собой третье по важности сооружение центральной части монастыря, размещается на южной стороне главной площади. Церковь относится к распространённому в ХVII веке типу одноглавого бесстолпного храма. Плоскости стен церкви и трапезной объединены единым ритмом глубоких полуциркульных ниш, подобных нишам стоящего напротив Успенского собора, по-видимому, здание было возведено теми же мастерами, которые строили собор. Данное соображение подкрепляется тем, что архитектура Троицкого храма аналогична архитектуре Успенского собора. Так, игра гладких плоских стен, ритм окон и закомар, изысканный орнамент на апсидах объединяют эти постройки и способствуют созданию единого ансамбля. Троицкая церковь с трапезной возводилась на средства святителя Илариона. После 1923 года в Троицкой церкви был устроен клуб для трудящихся лесозаготовительных контор, позже воинской части. Реставрация этого памятника архитектуры началась в 2006 году, после того как в монастырь прибыла бригада монтажников посланная руководителем строительной фирмы «Спецстрой-333» Игорем Ивановым, восстанавливавший ранее знаменитый храм в Дубровицах. Троицкий храм Флорищевой обители тогда находился в аварийном состоянии, однако благодаря тому, что ещё в 1995 году был перекрыт кровлей, в 2005 году являлся самым лучшим по сохранности в монастыре. Главным архитектором проекта восстановления стал Сергей Демидов, отлично разбирающийся в реставрации того или иного здания. Уже на Пасху 2006 года в Троицком храме служили литургию, а в 2007 году состоялось его полное освящение полным чином. В настоящее время церковь полностью восстановлена и является единственным постоянно действующим храмом Флорищевой пустыни. Именно здесь совершаются монастырские богослужения. По своему назначению используется и трапезная. Расписывала возрождённый храм иконописная мастерская из Нижнего Новгорода, программу росписи совместно составили отец наместник и Нижегородский владыка. В притворе Троицкой церкви имеется церковная лавка.
