Троицкий собор — главный соборный храм и древнейшее из сохранившихся сооружений Троицкого монастыря, первое каменное здание Лавры. Он был воздвигнут преподобным Никоном в 1422-23 гг. «в честь и похвалу» основателю монастыря, преподобному Сергию Радонежскому (1392) на месте первой деревянной Троицкой церкви. Строительство храма осуществлялось при содействии сына великого князя Дмитрия Ивановича Донского — Звенигородского и Галицкого князя Юрия Дмитриевича, крестника Преподобного Сергия. Место, где покоятся мощи Троицкого первоигумена, — святая святых монастыря.
Троицкий собор представляет собой небольшой четырехстолпный крестовокупольный храм с одной главой и тремя невысокими апсидами на высоком подклете (часть подклета в настоящее время закрыта культурным слоем). Стены собора сложены из правильных блоков белого камня, их толщина и массивность подчеркивается глубокими перспективными порталами и узкими щелевидными окнами. Плоские широкие лопатки придают фасадам трехчастное деление и имеют значение конструктивных пилястр. Гладкие стены собора завершаются килевидными закомарами, арочная кладка которых опирается на капители пилястр и отделена от плоскости стен дополнительным уступом (впервые в русском зодчестве таким образом используется оригинальная трактовка классической ордерной системы). Килевидную форму закомар повторяют два ряда кокошников у основания барабана купола, сохранившего древнюю шлемовидную форму. Единственным украшением собора служит широкий орнаментальный пояс из трех лент искусно высеченного «плетеного» узора, который украшает фасады, алтарные апсиды и барабан купола.
Несмотря на небольшие размеры — высота храма до верха креста равна 30 м, — собор создает впечатление величественного и мощного сооружения. Все формы храма просты и компактны — апсиды почти не выступают за пределы основного объема и подняты на одну высоту, килевидные арки (кокошники) едва возвышаются над закомарами фасадов, стены имеют значительный наклон внутрь (до 45 см). Суровая красота и лаконичность декора — белокаменных резных поясов с повторяющимися мотивами вплетенных крестов и цветов — придают сооружению черты совершенства, которые летописец выразил словами: «церковь прекрасная воздвижена».
Патриаршье служение в день Святой Троицы в Троице-Сергиевой лавре
Рака преподобного Сергия Радонежского
Внутреннее пространство собора отличается удивительной целостностью. Мягкий рассеянный свет, идущий сверху из десяти (вместо обычных восьми) узких окон барабана купола, позволяет вдумчиво и неспешно созерцать святые лики высокого пятиярусного иконостаса, пристолпных и пристенных киотов, фресковой живописи. У южной стены рядом с иконостасом находится гробница основателя монастыря Преподобного Сергия. В соборе соблюдена древняя византийская традиция расположения раки с мощами святого в южной части храма, перед алтарем, перпендикулярно иконостасу.
Иконостас Троицкого собора уникален. Он создавался в то время, когда в русской церковной традиции складывался системно продуманный и зрительно цельный многоярусный иконостас как образ Града Небесного, как явление Церкви Небесной Церкви земной. Это единственный комплекс начала XV в., сохранившийся в храме, для которого и был предназначен.
Иконы и фрески Троицкого собора выполнены артелью мастеров под руководством преподобного Андрея Рублева и Даниила Черного в 1425-1427 гг.
В отличие от иконостаса первоначальная стенопись Троицкого собора почти полностью утрачена, исключением является небольшой фрагмент в алтаре храма. В 1635 г. фрески собора были возобновлены с сохранением иконографической схемы древней росписи. В последующие столетия живопись неоднократно поновлялась и покрывалась новыми записями (в последний раз — в 2002-2004 гг.).
До конца XVI в. мощи Преподобного Сергия пребывали в деревянной раке, созданной после их чудесного обретения (в настоящее время находится в Успенском соборе). К 1585 г. по заказу царя Иоанна IV Васильевича и его сына Федора Иоанновича для главной святыни монастыря была изготовлена серебряная рака, украшенная накладными фигурными чеканными клеймами с текстами Жития Преподобного Сергия. В 1730-1741 гг. повелением императрицы Анны Иоанновны для раки с мощами была изготовлена серебряная сень (весом более 25 пудов). Чеканная крышка раки относится к XIX в. За стеклом рядом с гробницей помещены вещи Преподобного — схима, посох и две деревянные литургические тарели. Внутреннее убранство храма видоизменялось и пополнялось новыми драгоценными пожертвованиями на протяжении нескольких столетий. После 1917 г. в Троицком соборе были оставлены лишь наиболее важные памятники.
Троицкий собор — главный храм Лавры. В архитектурном ансамбле Лавры его главенство подчеркивается золоченным позакомарным покрытием и проспектом, который напрямую соединяет собор со Святыми воротами.