Расположен на террасированном склоне древних Болдиных гор. Ландшафт и архитектура объединили два комплекса, лежащих на разных уровнях — ансамбль Ильинского монастыря, возникший в XI веке, расположенный на нижней террасе склона горы, и Троицкий XVII-XVIII веков- на верхнем плато. В XI-XII веках возникает комплекс подземных многоярусных сооружений — галерей, келий, церквей. В конце XI века и начале XII века у южного входа в пещеры строится наземное сооружение — Ильинская церковь, известен комплекс монастырских построек XVII века, в начале XX века строится колокольня на месте более древней. Сооружения комплекса Ильинского монастыря, который самостоятельно просуществовал до второй половины XVII века, вошли в состав вновь созданного Троицко-Ильинского монастыря. Оба комплекса были соединены деревянной галереей на кирпичных опорах.
С середины XVII века и в последующее время интенсивное строительство ведется на верхнем участке монастыря. В 1677 году приступили к возведению первого каменного сооружения — Введенской трапезной церкви, в 1695 году заканчиваются строительные и отделочные работы по Троицкому собору. К 1719 голу закончено строительство трапезной, восточных келий, пекарни для служителей с кельями и каменная монастырская ограда. В середине XVIII века территория монастыря была расширена, в связи с чем построены новые участки ограды с двумя восьмигранными в плане башнями. К 1750 году завершено возведение кирпичного двухэтажного дома архимандрита, а несколько позднее к южному пряслу монастырской ограды пристроен хозяйственный корпус с погребами и ледником. Некоторые постройки монастыря первоначально были деревянными. Интенсивное строительство в монастыре продолжалось до конца 70-х годов XVIII века. За это время сооружена кухня со службами, и к первоначальному корпусу келий XVII века пристроено северное крыло. Окончательное архитектурно-планировочное и объемно-пространственное завершение ансамбль получил в 1775 году, когда была построена кирпичная пятиярусная колокольня, ставшая его высотной доминантой. На рубеже XX века в кирпиче строятся две часовни с северной стороны Троицкого собора, выполненные в формах «историзма». Ансамбль состоит из двух комплексов. Один из них, расположенный на нижнем плато объединяет систему пещер и подземных сооружений XI-XVIII веков, а также наземные постройки — Ильинскую церковь XI-XVII веков с колокольней XX века. Композиция этого комплекса асимметрична. Пластика построек удачно дополняет пластику рельефа.
Комплекс верхнего плато включает собор, трапезную и кельи XVII века, колокольню и архиерейский дом XVIII века, ограду с башнями и воротами XVII-XVIII веков., хозяйственный корпус XVIII века, пекарню, хозяйственный корпус с ледником, кухню XVIII века. Центром композиции этого комплекса является Троицкий собор, вокруг которого образуется парадный двор.
Древнерусская архитектура, обогащенная формами барокко, создала предельно выразительный по пластике ансамль, органично слившийся с ландшафтом. Ансамбль интересен как в целом, так и отдельными постройками. В состав ансамбля входят типологически уникальные гражданские постройки: ледники, пекарня, кухни сооружения XVIII века, дошедшие до нас в единичных образцах.
