Четырехстолпный храм на высоком цоколе окружен двухэтажной обходной галереей; с востока примыкает трехапсидная алтарная часть с узкими высокими окнами в глубоких нишах. Апсиды разделены между собой гладкими колонками и украшены резным карнизом с мелким рисунком. Галерея завершается легкой крытой аркадой, с северо-западного и юго-западного углов на галерею ведут лестницы.
Интерьер собора аскетичен, что неудивительно: он изначально использовался как храм-усыпальница знатных инокинь, могилы которых расположены в мрачном подцерковье. При реставрации собора в 1962г. (руководитель – И.А.Столетов) были обнаружены интересные детали внутренней отделки: пол был вымощен черной плиткой, а стены никогда не были украшены росписью.
Однако полностью собор не был лишен украшения: судя по хранящимся в музее иконам и расшитым покровам, он был богато убран изделиями самих монахинь.
Собор неоднократно подвергался переделкам: надстраивали барабаны, шлемовидные купола были заменены на высокие луковичные, арочные проемы галереи были заложены, - словом, как всякое активно использующееся здание, он перестраивался согласно нуждам хозяев. Только в 1962г. после реставрации собору был возвращен первоначальный вид.