В самом сердце города, на возвышающемся участке и имеет высоту вместе с подклетом около 48 м, а размеры четверика 25 х 32,5 м. До сих пор он главенствует в высотной композиции города, его силуэт можно увидеть в Пскове практически отовсюду. Находясь в самом центре псковского Крома, собор олицетворяет его неприступность: войти в храм можно только с западной стороны, в отличие от обычного расположения соборных входов с трех сторон. Поздние контрфорсы, приставленные к бокам собора, также содействуют созданию образа нерушимого и неприступного сооружения. Акцентированный вертикализм и декоративное убранство фасадов придают образу особую возвышенность, в общем нетрадиционную для подобных сооружений.

Типологически храм принадлежит к большим шестистолпным соборам кремлевского типа, то есть обладает всеми формальными характеристиками, позволяющими этот тип выводить из Успенского и Архангельского соборов Московского Кремля, а именно: шестью внутренними опорами, пятиглавием, сдвинутым к востоку, делением на прясла — по четыре на продольных и по три на поперечных фасадах и многочастным алтарем. Но к обычному набору композиционных элементов шестистол- пного сооружения в Троицком соборе прибавляются новые: подклетный этаж, двухэтажная закрытая паперть, лестничный всход, а также два отдельных придела с абсидами, замыкающие галерею с востока. Новшества восходят к композиции собора XIV в., что становится понятным из чертежей митрополита Маркелла.

Сравнивая обмерный и проектный чертежи конца XVII в. с существующим зданием, можно определить, что не все планируемые элементы осуществлены в новом храме, некоторые из них остались невостребованными. В проектном чертеже внутренние столбы собора расставлены на равном расстоянии друг от друга и от стен, образуя зальную систему интерьера, впервые воплощенную в соборе Фиораванти. Однако при строительстве этой особенностью пренебрегли и столбы расставили, по всей видимости, так, как они располагались в старом храме — в соответствии с требованием крестово-купольной системы — выделяя подкупольный квадрат и «трансепт». На протяжении трех веков существования предшествующего собора он обрастал приделами, которые внесли в проектный чертеж. Приделов было четыре — по два с запада и востока. В композицию нового храма были включены только восточные приделы.

Традиционная крестово-купольная система в Троицком соборе приобретает черты яркого индивидуального пространства с отчетливо выраженной высотной доминантой. Гигантские столбы, квадратные в плане, расставлены таким образом, что центральный поперечный «трансепт» по ширине оказывается почти равным западной «травее», при отчетливо меньшем среднем поперечном делении (над которым располагаются западные барабаны). Столбы поддерживают сложную систему сводов, расположенных примерно в одном уровне. Ячейки пространственного креста, примыкающие к центральному барабану, перекрыты коробовыми сводами с разнонаправленными щелыгами, причем в западной ячейке — коробовый свод с боковыми распалубками. Крайний западный средний компартимент имеет правильную полуциркульную форму перекрытия, а боковые западные ячейки впервые в шестистолпных храмах перекрыты сомкнутыми сводами.

Сложную динамичную композицию образуют подпружные арки собора. Под центральным барабаном они немного понижены и не соответствуют ширине опорных столбов, в то время как под западными барабанами арки разделены по ширине на две узкие арочки, одна из которых, дальняя от барабана, понижена, а ближняя немного повышена или находится в уровне сводов. Боковые западные компартименты отделены от центрального нефа сильно пониженными арками, перекинутыми от западной стены к столбам. Таким образом, западная «травея» оказывается выделенной в отдельную пространственную зону, отдаленно напоминающую древний нартекс, бывший, по предположению Н.Н. Воронина, в предшествующем соборе87. Возможно, и слабо повышенные подпруж- ные арочки под боковыми барабанами — перекличка с архитектурой храма XIV в., в котором под центральным куполом Н.Н. Воронин предполагал повышенные арки88.

Храм отлично освещен благодаря двум уровням больших арочных окон и трем световым барабанам с восемью окнами в каждом. Отдельно надо сказать об алтарной композиции и системе освещения абсид. Межалтарные стенки, разделяющие абсиды, членятся по вертикали на два яруса большими арочными проемами, что повторяет алтарную композицию Успенского собора Фиораванти. В каждой абсиде прорезано по два больших окна снизу и по одному в верхнем ярусе, а в центральной — два. Пространство алтаря псковского собора в целом поделено на два этажа, два восточных барабана поставлены на своды и не являются световыми. Но псковский собор — первый среди шестистолпных сооружений, на восточной стене которых располагаются окна, предназначенные освещать как раз пространство второго этажа за иконостасом, в то время как окна, расположенные в восточных пряслах боковых фасадов, заделаны. Можно предположить, что во втором алтарном уровне псковского собора располагаются палатки, сходные с помещениями холмогорского Преображенского собора. Попасть во второй уровень абсид можно по специальным деревянным настилам, проходящим вдоль продольных стен собора примерно на уровне середины высоты здания.

Некоторые новшества Троицкого храма были подготовлены предшествующим развитием соборной архитектуры. Так, хорошо освещенный, вследствие увеличения ширины арочных окон, интерьер появляется уже в середине XVII в., когда световая насыщенность становится одной из главных образных характеристик храмов. В первом большом соборе XVII столетия — нижегородском — окна были значительно увеличены по сравнению с щелевидными световыми проемами храмов XVI в., но самые крупные окна устроил патриарх Никон в Иверском соборе Валдайского монастыря. Соборы в Смоленске и Рязани получили дополнительный, третий, уровень фасадных окон. В псковском храме только два традиционных ряда световых проемов, но они сравнимы по величине с окнами валдайского храма и потому дают обильный свет внутрь сооружения.

Начиная с первых соборов XVII в. зодчие сознательно увеличивают их высоту — это заметно уже в Троицком соборе Желтоводского монастыря и еще более проявляется в холмогорском соборе. Но этот процесс отличает постепенность и умеренность. В Пскове вертикализм членений внутреннего пространства доведен до предельных величин, граничащих с потерей меры и гармонии. Балансируя на этой грани, зодчие псковского собора создают качественно новый соборный интерьер, формально основанный на принципах шестистолпной типологии, но пренебрегающий такими важными ее свойствами как следование образцу, жесткий рационализм и ясная логика. Для зодчих Троицкого храма, прежде всего, важно было создать индивидуальное и выразительное пространство.

Набор элементов наружной и внутренней декорации собора также является определенным нововведением. Первоначальный наружный декор храма сохранился лишь частично, большая его часть была заменена эклектическими элементами во второй половине XIX в. (карнизы, обломы закомар и наличники четверика). Пятиглавие собора также не первоначально. В 1770 г. верх храма сгорел, в этом пожаре погибли первые барабаны собора, которые были деревянными, видимо, для облегчения завершения грандиозного здания. После пожара были поставлены новые, уже каменные главы.

Зато внутри собора сохранились практически все элементы первоначального декоративного оформления. Его стилистика указывает на то, что над декором псковского собора работали мастера, имеющие непосредственное отношение к нарышкинскому стилю. Внутри от этого периода сохранилось ордерное оформление трех входных порталов, причем исполненное в двух стилизованных ордерах — коринфском и ионическом, пятигранное оформление самих дверных проемов с характерными коваными решетками и, конечно, замечательный семиярусный деревянный резной позолоченный иконостас, в котором пять нижних ярусов относятся непосредственно к нарышкинскому стилю, а последние два были добавлены чуть позже — в первые десятилетия XVIII в.

Снаружи к нарышкинскому декору относятся наличники первого яруса окон абсид и несколько сохранившихся окон паперти, а также парные кокошники в завершении приделов и каждого прясла, отрезанные карнизом от стены.