Описи обители 1901–1919 гг. указывают размер уже одного помещения – 6х3 сажени (Государственный архив Новгородской области). Большие работы по переустройству интерьера собора осуществил в начале XIX в. игумен Герасим (Гойдуков): были переделаны и вызолочены резные рамы иконостасов, поновлены иконы и настенная живопись; часть икон закрыта чеканными золочёными ризами. Иконы и настенная живопись неоднократно поновлялись и во второй половине XIX в. (Российский государственный архив древних актов). После упразднения обители в 1920 г. собор начал разрушаться, серьёзные повреждения он получил в годы Великой Отечественной войны. К началу восстановительно-реставрационных работ (1964–1965 гг.) под руководством Леонида Егоровича Красноречьева храм находился в аварийном состоянии. Металлический каркас центральной главы грозил обрушением, состояние кровли привело к утрате живописи и ухудшению состояния кладки. Комплекс консервационно-реставрационных работ 1964–1965 гг. приостановил аварийное состояние памятника: были разобраны ложные барабаны начала XIX в., демонтирован металлический каркас центральной главы и заменён временным конусовидным покрытием, починены ветхие карнизы собора, приделов и галереи, заменены стропила, кровли, рамы окон. Был отреставрирован западный портал паперти, и восстановлена обветшавшая кладка западного крыльца XVII в. Л.Е. Красноречьев выполнил также археологические обмеры этого крыльца, западного портала четверика, барабанов и карнизов. Работы Л.Е. Красноречьева, которые завершились отчётом и графической реконструкцией Троицкого собора и всего монастырского комплекса на первоначальный период, по существу заново открыли этот памятник XVI в. Были отмечены четыре основные особенности постройки: трёхглавие, обилие приделов и их компоновка, применение ступенчатых сводов в южных приделах и крестово-вспарушенных – в северных, включение в композицию четырёхугольной в плане колокольни. В 1985–1992 гг. коллективом архитекторов Новгородского филиала института «Спецпроектреставрация» были проведены комплексные научные исследования, в полном объёме выполнены архитектурно-археологические обмеры и разработаны несколько вариантов проектов реставрации собора (научный консультант – Л.Е. Красноречьев, научный руководитель и автор – Нинель Николаевна Кузьмина). Археологические исследования подземных частей выполнил Василий Александрович Булкин. В диаконнике был обнаружен каменный саркофаг с мощами преподобного Михаила Клопского (не вскрывался). В исследовательских и проектных работах приняли участие Г.М. Кулакова, О.Н. Коваленко, Е.Л. Казанцев, В.А. Дружинин и др. Одновременно в небольших объёмах продолжалась реставрация Троицкого собора. В 1989 г. были реставрированы главы, частично – декор барабанов и четверика, установлены кресты, над храмом устроена временная кровля, южную галерею покрыли листовой медью, которая вскоре была похищена. В 2002 г. на заседании архитектурной секции федерального научно-методического совета Министерства культуры РФ были рассмотрены варианты проекта реставрации Троицкого собора, разработанные ещё в 1992 г. К исполнению был принят вариант консервации храма в формах XIX в. с реставрацией в первоначальном виде лишь некоторых деталей.