В Астрахани со второй половины XVII в. существовало местное почитание первого игумена Астраханского монастыря Кирилла. С юго-западной стороны от собора была устроена Кирилловская часовня, внутри которой у северной стены находится его погребение; судя по классицистическим архитектурным формам, последняя перестройка этой часовни относится к первой трети XIX в. В Астраханском монастыре почиталась также память Астраханского митрополита Иосифа, принявшего мученическую кончину 11 мая 1671 г., после захвата Астрахани восставшими казаками под предводительством Степана Тимофеевич Разина (кроме митрополита Иосифа в Астраханском монастыре похоронены более 400 человек, зарубленных бунтовщиками, в том числе наместник города князь Иван Семёнович Прозоровский). На поместном Соборе Православной российской Церкви 1917–1918 гг. Иосифу было установлено общерусское почитание. В 1699 г. Астраханский монастырь был приписан к Троице-Сергиеву монастырю, к которому отошли все строения, угодья, учуги, рыбные ловли и соляные промыслы обители. В 1748 г. был освящён пристроенный с юга к Троицкому собору Астраханского монастыря придел во имя Сергия Радонежского. Несмотря на то что указом Петра I настоятелям Троице-Сергиева монастыря вменялось Астраханский монастырь «держать в прилежном осмотрении, чтоб церковников, и прочих монашескаго чина, и всего братства людей перед прежним умаления и в пище и в зажилом оскудения им не было», астраханская обитель постепенно приходила в запустение. В 1764 г. Астраханский монастырь был упразднён, его здания переданы в ведение губернатора для устройства гарнизонной школы, которая находилась в монастырских корпусах до 1785 г. После закрытия школы помещения монастыря перешли в ведение Приказа общественного призрения. В связи с учреждением в Астрахани в 1788 г. народного училища значительная часть монастырских зданий была разобрана, кирпич использовали для строительства училища. В 1800 г. в монастырском доме был устроен острог. В 1806 г. губернатор обратился в Министерство внутренних дел с прошением дозволить окончательно разобрать здания монастыря, но благодаря вмешательству Астраханского архиепископа Анастасия (Братановского-Романенко) был разобран лишь обветшавший придел преподобного Сергия (сохранился его подклет). В 1815 г. на средства частного жертвователя был отремонтирован Троицкий собор, в 1828 г., при архиепископе Павле (Саббатовском), началось восстановление трапезной церкви, престолы которой были освящены в честь Богоявления Господня (бывший Введенский), во имя Павла Фивейского (бывший Сретенский), в 1842 г. придел был переосвящён во имя Митрофана Воронежского. В 1820 гг. помещения монастыря были возвращены епархии, Троицкий собор приписан к кафедральному Успенскому собору в качестве зимнего храма и в 1886 г. стараниями архиепископа Евгения (Шерешилова) капитально отреставрирован. Каменный пол был заменён деревянным, круглые колонны – восьмигранными, у входа на паперть была пристроена каменная лестница, на запад и восток от неё протянулась деревянная резная ограда. В 1894/1895 г. по распоряжению епископа Митрофана (Невского) в соборе вновь были проведены реставрационные работы. В 1930 г. Троицкий собор был закрыт, в нём разместился окружной архив. В результате проведённых в 1970 гг. реставрационных работ в соборе вместо шлемоподобных куполов были сооружены купола луковичной формы, покрытые листовой медью, установлены позолоченные кресты, воссоздана галерея-гульбище, расчищены белокаменные детали по карнизу. С 1973 г. монастырские постройки входят в состав историко-архитектурного ансамбля «Астраханский кремль».