Собор є важливим складовим об’єктом комплексу Зимненського Святогірського монастиря-фортеці XV ст. Первісно це була тринавова, чотиристовпна, з напівциркульною у плані апсидою споруда, що завершувалася чотирма наріжними вежами.
Загалом архітектура храму мала яскраво виражений оборонний характер. Сучасного вигляду собор набув внаслідок значних реконструкцій, проведених у 1724 р. та в кінці XIX – на початку XX ст.
Загальний вигляд ансамблю монастиря-фортеці
Загальний вигляд собору з південного сходу