Расположен на левом берегу Волги в устье Керженца в исключительно живописном месте — в низине, открытой взору со всех сторон. Троицкий собор, смещенный с центра территории обители к юго-востоку, своим пятиглавием входит в общий композиционный ансамбль глав надвратной и трапезной церквей.

Собор обладает внушительными размерами (27 х 35 м) и лаконичной пространственной композицией: к основному объему здания, перекрытому поздней четырехскатной кровлей, примыкают три абсиды по высоте многим ниже общей высоты храма, а венчает здание смещенное к востоку пятиглавие. Все четыре фасада по горизонтали делятся тягой, образованной отливом стен и проведенной чуть выше середины общей высоты здания, причем отлив довольно значителен, что позволило декорацию верхнего и нижнего уровней построить на определенном контрасте. Боковые фасады по вертикали членятся пилястрами на четыре прясла, восточный и западный — на три; прясла, соответствующие рукавам подкупольного креста, немного шире остальных, строго равных между собой. В храм ведут три входа, один из которых, южный, сохранил перспективный портал XVII в., а западный имеет позднюю палатку-крыльцо.

Собор дошел до наших дней практически в своем первоначальном виде. Из утрат и переделок можно отметить следующие: не сохранился первый Макариевский придел, сначала примыкавший к северо-восточному углу храма62, а впоследствии вынесенный в отдельный храм; традиционно заменено позакомарное покрытие на четырехскатное в начале XVIII в.; перестроена первоначальная западная входная палатка; восстановлен рухнувший в середине XIX в. центральный барабан храма63. Учитывая эти переделки, можно довольно точно реконструировать первоначальный облик Троицкого собора64.

Нетрудно заметить, что объемно-пространственная композиция храма в основном совпадает с архитектурным построением Спасского собора Нижнего Новгорода, но детальный композиционный анализ позволяет заключить, что зодчие Троицкого храма обращались не к нему, а к непосредственному источнику форм шестистолпного типа — Успенскому собору Московского Кремля в его уже несколько измененном после реконструкции 1626 г. виде.

Одним из важнейших доказательств этого может служить стремление мастеров воспроизвести в желтоводском соборе зальную («палатную») структуру внутреннего пространства при традиционном сохранении основ крестово-купольной системы. Идентичные Успенскому размеры Троицкого собора — 35 х 27 м — обусловили пространственные и плановые деления сооружения. Соблюдая внешние габаритные размеры, мастер XVII в. делит плановую сетку не на двенадцать равновеликих ячеек, а выделяет пространственный крест, тем самым немного уменьшая боковые нефы храма65. На фасаде же различие прясел по ширине практически не выявлено благодаря организации ритма тонких (много тоньше подпружных арок) лопаток. Из-за небольшого увеличения центрального нефа диаметр колонн, поддерживающих своды, также увеличивается (на 0,7 м). Все пространство собора перекрывается сводами, причем мастер пытается свести до минимума высотные различия между отдельными компартиментами. Так в западных боковых ячейках появляются крестовые своды с горизонтальными щелыгами — прямое указание на кремлевский образец, а пространственный крест перекрывается коробовыми сводами с поперечными распалубками, как бы имитирующими крестовые своды среднего нефа Успенского собора. Добавим сюда пониженные подпружные арки, квадратную форму заиконостасных столбов, круглые интерьерные опоры66 и две внутристенные лестницы, чтобы сделать формальное заключение о близком копировании московского образца мастерами желтоводского собора.

В памятниках рассматриваемого типа XVI в. можно найти аналогии и образному строю Троицкого храма. Система пропорционирования объемов вологодского Софийского собора, построенного в 1568-1570 гг. грозненскими мастерами по царскому заказу, близка к пропорциям желто- водского собора. Очевидно, что вологодский храм имеет существенные композиционные отличия: его абсиды по высоте почти равны общей высоте сооружения, на его фасадах нет отлива, а значит, объем четверика не разделен по горизонтали, резко разнесены по высоте пояса окон Софийского храма, а прясла его стен явно не равны между собой — из них выделяется среднее. Однако общая высота и, главное, изящно удлиненные по пропорциям восьмиоконные барабаны с более масштабным центральным и свободно расставленными, чуть пониженными боковыми создают акцентированный вертикализм объемной композиции, характерный для царских мастеров. Для соборной архитектуры XVI в. более типично устойчивое, приземистое завершение с плотной группой глав, чем повышенные, свободно размещенные барабаны вологодского храма, в XVII в. повторенные в Троицком храме.

Верх желтоводского собора нуждается в небольшой реконструкции: если вернуть посводное покрытие четверика и убрать надстроенные верхние карнизы барабанов, то храм приобретет свое первоначальное завершение. В общей вертикальной направленности объемов Троицкого собора ансамбль глав является важнейшим акцентом, составляющим особенность его образа и композиции, ориентированной на лучшие образцы XVI в. Принципы вертикализма и гармоничной пропорциональности, лежащие в основе архитектуры волжского собора, — еще одно свидетельство его столичного, придворного характера.

Рядом с холодным и рассудочным образом грозненского памятника храм в Желтоводском монастыре воспринимается сооружением новой эпохи, в первую очередь, из-за обогащенной интерпретации общепринятого образа большого собора. В композиционную и декорационную системы храма XVII в. вносятся элементы архитектурного стиля, рождающегося на основе памятников, связанных с последними годами правления Михаила Федоровича и первыми заказами Алексея Михайловича. Для соборной типологии важным событием становится возведение в 1645-1649 гг. собора московского Новоспасского монастыря — фамильной усыпальницы семьи Романовых. Архитектура этого четырехстолп- ного пятиглавого храма стала источником форм для многих соборных сооружений второй половины XVII в. В частности, декорация фасадов и верха желтоводского собора выполнены по аналогии с Новоспасским. Если горизонталь отлива стен Успенского собора Фиораванти и Спасского нижегородского собора делит их фасады на равные по высоте зоны, то эта же линия в Троицком храме проведена выше середины и на нее как бы поставлены окна второго яруса — прием, абсолютно повторяющий графику новоспасских фасадов, причем горизонталь отлива в обоих храмах переходит на восточную стену, где ранее ее не было.