Высокие барабаны глав, увенчанные куполами луковичной формы с чешуйчатым покрытием и восьмиконечными крестами на массивных яблоках, также украшены аркатурой. До 1911 г. купола были покрыты «белым немецким железом» (впоследствии позолочены). Главы всех куполов имеют позолоченные ажурные подзоры с растительным просечным орнаментом. Главный вход в собор устроен с севера и обращён к северным воротам Старого города Ипатиевского монастыря. Массивное многоступенчатое крыльцо сдвинуто к западному углу северной галереи. Оно увенчано восьмигранным шатром на четырёхгранном основании, опирающемся на четыре столба с массивными «кубышками», которые соединены арками с висячими гирьками. Карниз основания шатра украшен цепочкой миниатюрных килевидных кокошников на поребрике сложного профиля. Основания столбов декорированы прямоугольными ширинками. Открытые интерьеры западной и северной галерей украшены стенописью середины XVII в. и 1910–1913 гг. Южная галерея, отделённая стеной с порталом и железной кованой дверью, разделена на три части. Западная служила переходом в тёплую церковь Рождества Пресвятой Богородицы, примыкавшую к собору с юго-запада. Среднее помещение занимала монастырская ризница, восточное ведёт к придельному храму преподобного Михаила Малеина. Это – небольшой одноглавый храм, перекрытый сомкнутым сводом с восьмискатной кровлей. Южные галереи и придел не имели настенной росписи; стены и своды придела и восточного помещения южной галереи впервые расписаны в 2010 г. иконописцами из Палеха. Наружный архитектурный декор галерей состоит из украшенных ширинками межоконных лопаток и пояса ширинок под окнами. Исследователи  отмечают, что несмотря на то, что за образец Троицкого собора был взят собор в Ярославле, он не соответствует ему по типологии. Собор Ипатиевского монастыря имеет четыре столба вместо шести и три апсиды вместо четырёх, есть подклет, обходные галереи и объём придела, которых в Ярославле не было. Сходство только в использовании аркатурно-колончатого пояса на четверике, причём в Костроме он присутствует на одном (северном) фасаде, что необычно. В целом собор Ипатиевского монастыря, по мнению Марины Викторовны Вдовиченко, примыкает к группе соборных построек начала царствования Алексея Михайловича. Многие черты Ипатиевского монастыря имеют параллели в современной ему ярославской посадской архитектуре.