Каменную колокольню перед храмом возвели в 1860 году по проекту местного архитектора. Позже ее соединили с церковью приделом. Еще позднее построили воскресную школу и дома причта. Все строения возводились на средства купцов. В 1909 году над созданием новых икон и фресок в храме работал известный украинский художник Иван Ижакевич. В 1917 году кафедра архиерея перемещена из закрытого властями Свято-Преображенского собора в Свято-Троицкий. Но и его закрыли в 1934 году, разместив здесь мастерские, магазины, склады. Во Вторую мировую войну при немецкой оккупации в соборе возобновилась служба, его подремонтировали внешне. Внутренняя реставрация началась в 1950-х годах. Восстановили поврежденные росписи стен, а утраченные создали вновь, установили новый иконостас. Реставрационные работы в храме и даже на прилегающей территории продолжаются до наших дней. У стен собора захоронены те, чьими стараниями он создавался – архиереи и настоятели собора. В соборе бережно хранятся реликвии и святыни.