После пожара 1623 г. игумен Рафаил намеревался устроить в монастыре больницу для пострадавших, однако из-за близости построек к пороховой казне и их плотной застройки, ограниченной территорией кремля, было разрешено организовать больничный монастырь с церковью в честь Сретения Господня на монастырской огородной земле за городом. За время настоятельства игумена (позже архимандрита) Рафаила (1619–1633 гг.) укрепилось экономическое положение монастыря, с конца XVI в. возобновился переход Астраханского монастыря от руги к самостоятельному хозяйству, в котором основным источником дохода был рыбный промысел, в обители была введена должность учужного атамана, заведовавшего ловлей рыбы; значительно увеличилось число братии. Установившееся в Астраханском крае относительное спокойствие позволило обители освоить под огороды и сады территории, прилегавшие к городу. Активная хозяйственная деятельность Астраханского монастыря привлекала торговцев и ремесленников, селившихся рядом с монастырём. К середине XVII в. Астраханский монастырь стал крупнейшим центром православного просвещения в крае, на богомолье в обитель приезжали казаки и христиане из Закавказья. В конце XVII в. в Астраханском монастыре возобновилось каменное строительство. На Бурнатаевском бугре в 1693 г. была сооружена церковь во имя Георгия Победоносца (разобрана в 1769 г.). В 1696 г. по благословению Астраханского митрополита Савватия обветшавший Троицкий собор и колокольня были разобраны, возведение нового храма на месте прежнего началось в 1697 г. уже при Астраханском митрополите Сампсоне, работы велись на средства скончавшегося митрополита Савватия и других жертвователей, в 1700 г. собор был освящён. В результате перестроек появилась уникальная композиция, объединяющая соборный храм и более раннюю Введенскую церковь с трапезной в единый комплекс, связанный общим подклетом. Как и воздвигнутый немногим позже него астраханский Успенский собор, Троицкий храм принадлежит к постройкам, имеющим своим прообразом Успенский собор Московского Кремля. Организация внутреннего пространства Троицкого собора повторяет композицию наоса кремлёвского образца, имитируя его шестистолпную структуру. Четыре восьмигранных столпа делят пространство для молящихся на девять равных частей: в центральной – световой барабан, другие перекрыты крестовыми сводами. Восточная стена четверика служит алтарной стеной, в которой сделаны проёмы, ведущие в алтарь. Композиция фасадов, как и в других подобных храмах XVII в., не соответствует внутренней структуре и не повторяет мотивы московского Успенского собора. Собор окружало гульбище, которое на западе отделяло его от трапезной церкви. С основания до 1620 гг. Астраханским монастырём управляли игумены, после возведения около 1625 г. игумена Рафаила в сан архимандрита – архимандриты, с 1699 г., когда Астраханский монастырь был приписан к подмосковному Троице-Сергиеву монастырю, – строители. Из настоятелей Астраханского монастыря на Астраханскую кафедру были хиротонисаны игумен Феодосий, архимандрит Иосиф (1663 г.), кроме того, исследователи отождествляют первого архимандрита монастыря Рафаила с Астраханским архиепископом Рафаилом (1638–1640 гг.).