Троицкая церковь Ахтырского Свято-Троицкого монастыря построена между 1720 и 1724 г.г. По имеющимся фотографиям и зарисовкам можно установить, что это был трехчастный храм, каждая из частей увенчана ярусным восьмериком с заломами. Центральная глава трехъярусная. Углы, как и в Сумской Воскресенской церкви, закреплялись пучками полуколонок, окна обрамлены фигурными наличниками, близкими наличникам Харьковского Покровского собора.

Е.А. Ерошкина, монография «История слобожанского сакрального зодчества (конец XVII – начало ХХ столетия)». - Харьков, ХНУГХ им. А.Н. Бекетова, 2020

Первым, в 1720-1724 г.г., выстроили соборный Троицкий храм. В плане он повторял известную по Покровскому собору в Харькове и Николаевской церкви Святогорского монастыря схему: к восьмигранному нефу примыкали шестигранные алтарь и бабинец. Собор разрушили в 1940-е годы, его обмеры не были произведены, о его плане можно судить лишь по схематическому чертежу конца XVIII ст.

Центральная часть собора отличалась крупными размерами. Его внутренние размеры ориентировочно составляли 14×14 м. В боковых стенах первого верха поместилось два крупных оконных проёма. Внутренняя площадь храма, по сравнению с Покровским собором в Харькове, увеличилась почти в полтора раза – примерно на 40 м.кв. Плановая схема Троицкого собора повлияла на построение плана Покровского собора в Ахтырке, выстроенного через четверть столетия уже профессиональными архитекторами по проекту В. Растрелли при участии ученика Д. Ухтомского – Семёна Дудинского. Лишь в 60-е годы XVIII ст. слобожанские мастера вернутся к задачам, с блеском решенным строителем храма. Именно тогда появятся храмы с крупным центральным нефом и восьмигранными в плане алтарем и бабинцем , собор Николаевского казачьего монастыря под Змиевым с нефом близких размеров, алтарь и бабинец прямоугольной формы которого были усложнены в плане боковыми конхами.

Алтарь и бабинец монастырского собора имели глубину около 7 метров и завершались крупными одноярусными верхами, стоявшими на высоких заломах и увенчанными деревянными фонарями и главами с перехватами, – видимо, они первоначально напоминали завершения Николаевского собора в Нежине и Преображенского в Изюме, но в начале XIX ст. были переделаны. Центральный верх состоял из трёх ярусов. Среди ярусных башенных храмов Слобожанщины только церковь Николая Казацкого в Путивле (1735-1737 г.) имеет открытый в интерьере трёхъярусный верх, хотя в деревянных храмах встречаются и четырёхъярусные завершения.

Описаний интерьера Троицкого собора не сохранилось, но, очевидно, к нему подходили все те превосходные эпитеты, которыми пользовался С.А. Таранушенко, говоря об интерьере Покровского собора в Харькове. Высота первого яруса храма по фасаду была примерно 12,2 м, высота интерьера отвечала тройной высоте стен до начала первого залома и равнялась примерно 30 м. Пространство башни пересекалось четырьмя световыми ореолами, льющимися из 32-х оконных проёмов. Особенно крупными, высотой до трёх метров, были шесть окон первого яруса. Все окна храма были с прямоугольными перемычками, уложенными по железным полосам – приём известный на Северщине, но почти не встречавшийся на Слободской Украине. Высота центральной башни по фасаду составляла более 40 м.

Наружный декор храма отличался сдержанностью, в духе Петровского времени. Оконные проёмы обрамлялись профильной рамкой, полуколоннами на висячих кронштейнах, и завершались вогнутыми треугольными разорванными фронтонами с шарами-фиалами на пьедестале. Сложные карнизы напоминали карнизы Покровского храма в Харькове и включали 3-4 ряда поребрика. Под карнизами второго яруса центрального верха стояли керамические розетки. По форме они походили на крышки керамических кадильниц, изготовлявшихся украинскими ремесленниками в XVI–XVII ст. Окна в последних ярусах всех трёх верхов были крупнее и обрамлены массивной профильной рамкой. Все углы нижнего объёма храма украшали пучки полуколонок на кронштейнах, разделенных треугольными тягами. Эта деталь декора, характерная для русской архитектуры середины – второй половины XVII ст., так последовательно была применена в Слободской Украине лишь в трёх храмах. В Ахтырском храме она особенно к месту, придавая не усложненным пристройками башенным объёмом остроту и экспрессию.

Стены собора, как в других слобожанских храмах, были побелены по затирке, фонари завершений имели живописные вставки. На алтарной стене под центральным окном помещалось крупное монументальное изображение Богоматери «Всех скорбящих радость» – образа, издавна хранившегося в монастыре и почитаемого в народе.

Во второй половине XIX ст. храм с трёх сторон окружался пристройками, превратившись в трёхкупольную базилику – лишь алтарная стена оставалась незастроенной. Декор первого яруса при этом был почти полностью уничтожен – только некоторые элементы его воспроизвели на стенах пристройки, что дало возможность выполнить графическую реконструкцию храма.

А. Парамонов, А. Парийский «Истоки каменной храмовой архитектуры Слободской Украины»

С 1724 года Ахтырский монастырь вступает в стадию новой жизни. Лет за несколько перед этим духовник Петра Великого, протоиерей Тимофей Васильевич Надаржинский за свои заслуги получил в дар от государя Петра Алексеевича вблизи святой обители имение. Принимая близко к сердцу интересы родной обители, он, с первых же дней своего соседства с ней по имению, стал оказывать живейшее участие в её нуждах и прилагать особые заботы к поддержанию и улучшению её положения. Плодом этих трудов и забот явился великолепный каменный храм во имя св. Троицы, устроенный иждивением и па средства о. Тимофея в упомянутом 1724 году, и, кроме того, капитальная каменная ограда вокруг монастыря на протяжении почти 300 сажень. Достойно замечания то обстоятельство, что храм этот сохранился до наших дней.

По внешнему виду он весьма красив и довольно обширен по вместимости. Внутри своды его поддерживаются шестью громадными колоннами, связанными между собою и со стенами арками. Мы не можем, за недостатком положительных данных, сказать точно что-либо, о прежнем внутреннем благоустройстве его, но теперь он украшен достаточно. Все арки расписаны орнаментурой; у всех цоколей уставлены золоченые киоты; иконы почти все в богатых сребро-вызолоченных ризах; главный алтарь отделяется оть храма сплошь золоченым иконостасом, по сторонам которого устроены два киота, связывающие его с предельными, также золочеными, иконостасами. Благодаря этому получается впечатление, что храм от алтарей отделяется сплошною золоченою стеною. Все иконы нижнего яруса главного иконостаса, а также храмовые иконы придельных алтарей в дорогих сребро-вызлащенных окладах! На, южной и северной стенах храма висят в рамах шесть картин из св. истории старинной живописи, писанных на холсте. Воспроизведение их весьма художественно и по величине своей он довольно большие и ценные. В храме три престола: главный во имя Пресвятой Троицы, южный в честь иконы Всех Скорбящих Радость, и северный - Благовещения Пресвятой Богородицы. Обстановка алтарей как нельзя быть лучше. Вообще храм отличается благолепием и достатком украшений.

По устройстве этого храма и освящении его и самый монастырь, с благословения преосвященного Епифания епископа Белгородского, переименовывается в Троицкий. Это наименование он сохранил до самого закрытия, это же название оставлено за ним и по возобновлении вт. 1843 году.

Священник Антоний Краснокутский «История Ахтырского Троицкого монастыря». 1913 год.