Собор квадратний у плані, чотиристовпний, тринавовий, п’ятиверхий. Його композиційною домінантою є центральна півсферична баня на циліндричному підбаннику. Чотири менші бані розміщено на кутах квадрата.
Форма завершень і декоративно-пластичне вирішення деталей храму засвідчують його барокову стилістику з тенденціями московської школи. У 1848 р. із західного боку через перехід до собору було завершено прибудову дзвіниці за проектом архітектора Є. Васильєва. П’ятиярусну дзвіницю загальною висотою 88,9 м зведено в класицистичних формах.
План собору Загальний вигляд дзвіниці
Загальний вигляд собору та дзвіниці