Троицкий собор был возведен одним из последних среди святынь Почаевской лавры. Этот период охватывает шесть лет, с 1906 по 1912 годы. Архитектор Алексей Щусев создал собор в традициях древнерусского зодчества, характерного для XV века. Здание кубической формы завершается позолоченным куполом. С южной стороны собора можно увидеть образ Спаса Нерукотворного, с северной стороны – выложенная мозаикой Новозаветная Троица, в центре изображена Голгофа. Со стороны западного входа изображен образ Почаевской Божьей Матери. Настенная живопись в соборе нанесена особыми материалами, создающими эффект мозаики при высыхании. Внутри собор расписан кистями художников Всеволода Щербакова и Александра Фролова.