Церковь Троицы — одно из самых оригинальных культовых сооружений области, редкий образец трехглавого храма середины XVII века.
Прямоугольный в плане объем храма на высоком подклете вытянут по оси восток-запад. Его узкая средняя часть представляет собой поперечно ориентированный четверик, прежде венчавшийся тремя главами, поставленными в одну линию, центральная была световой. Боковые части соответствуют прямоугольному в плане алтарю и квадратной в плане одностолпной трапезной.
В отличие от собора, фасадный декор Троицкой церкви отражает ее внутреннюю структуру. Широкий, но несложно профилированный карниз, отсутствующий только на боковых фасадах трапезной, отделяет подклет от основного этажа. Гладкие лопатки огибают углы объема и отмечают примыкание внутренних стен, отделяющих собственно храм от алтаря и трапезной, а также членящих восточную часть на жертвенник, алтарь и дьяконник. В завершении объемов, широкий многорядный карниз, над северной частью храмового четверика уцелел фрагмент аттикового пояса с полуциркульными кокошниками. Большое число проемов различной формы и следы множества закладок свидетельствуют о неоднократных переделках храма. Первоначальные окна основного этажа, впоследствии расширенные, завершались треугольными или килевидными фронтонами, их следы отчетливо читаются на фасадах алтаря и западном фасаде трапезной. Крупные проемы с лучковыми перемычками и без обрамлений на северном фасаде трапезной относятся к XIX веку. Возможно, тогда же появились высокие проемы в центрах боковых фасадов храмового четверика, скорее всего устроенные на месте первоначальных окон, средняя ось подчеркнута также размещенными над ними киотами с щипцовым завершением. Более позднее происхождение имеют небольшие, утопленные в глубоких амбразурах арочные окошки, находящиеся чуть выше и восточнее киотов, венчающий карниз над этими проемами изогнут. Особенно крупные переделки прочитываются на южном фасаде трапезной, три оконных проема XIX века вырублены в закладках широких полуциркульных арок, в свою очередь переложенных, между основными проемами здесь же пробиты миниатюрные полуциркульные окошки. С этой же стороны к трапезной примыкало крыльцо или галерея на сводах, сохранились их пяты. Первоначальные входные проемы расположены на северном фасаде, он ведет в подклет алтарной части, и в центре западного.
Внутри подклет состоит из трех помещений, основного и алтарного, перекрытых поперечными коробовыми сводами, и одностолпной трапезной. Своды основного этажа, за исключением алтарной части, перекрытой тремя параллельными коробовыми сводами, не сохранились. Однако архивные материалы и натурное обследование позволяют предполагать, что трапезная здесь также имела вид одностолпной сводчатой палаты, а четверик был завершен поперечным лотковым сводом, прорезанным световым барабаном центральной главы.
