Двусветный четверик церкви перекрыт сомкнутым сводом и окружён с трёх сторон внутренней галереей-гульбищем, большие арки которой создают эффект величественности внутри небольшого по размеру сооружения. Фасадная декорация выполнена в стиле «нарышкинского барокко» – с пучками пилястр на углах, фигурными наличниками; с запада пристроена лестница с двумя всходами. Внутренняя декорация алтаря в стиле барокко выполнена позднее, чем в остальной части храма. Братский (бывший архиерейский) корпус построен к западу от Троицкой церкви симметрично первоначальному корпусу архиерейских покоев (ныне семинарскому). Сохранились прежняя вытянутая по оси «юг-север» структура плана, большая часть сводчатых перекрытий в нижнем этаже и лопаток на фасадах. После пожара 1777 г. корпус был отремонтирован под руководством Алексея Фёдоровича Миронова, судя по некоторым деталям – в стиле раннего классицизма. Семинарский корпус к востоку от Троицкой церкви также имеет два этажа и подвалы (раньше на верхний этаж вели четыре наружные лестницы с рундуками; здание переделано в XIX в.). В 1823 г. к северному торцу братского корпуса была пристроена тёплая церковь во имя Сергия Радонежского (в настоящее время в честь Покрова Пресвятой Богородицы) – лучшее, по мнению исследователей, в художественном отношении сооружение в ансамбле. Двухэтажное здание поставлено на высокий подклет, объём перекрыт сомкнутым сводом с маленькой главкой, отделка фасадов характерна для эпохи романтизма (конца XVIII – первой трети XIX вв.) и обозначает средневековый характер здания: ниши стрельчатой формы расположены между пилястрами, декоративные «пирамидки»-пинакли – над парапетом. С юга примыкал более низкий придел в честь Преображения Господня с полукруглой апсидой, трапезная заняла объём парадного крыльца прежнего архиерейского корпуса, под ней сохранилась одностолпная палата, некогда Житенная. Тогда же в северной ограде монастыря был возведён двухэтажный кирпичный дом, включивший древнейшую церковь подворья – тёплую Покровскую (первая половина XVII в.), помещения которой исследователи угадывают на плане, фрагменты прежней отделки сохранились внутри и на фасадах. Наос и трапезная в верхнем этаже не имели выявленной снаружи апсиды. Крыша и купол главки были отделаны муравлёной черепицей, в трапезной стояла изразцовая печь, полы были кирпичными. Храм существовал до 1770 гг. и, как полагают исследователи, пострадал от пожара. В 1820 гг. на месте прежней была построена новая ограда с двумя воротами и тремя угловыми башнями, декор которых имитирует средневековую крепость: гранёные основания, карнизы-машикули, небольшие купола со шпилями. В башне, примыкавшей к ёцеркви, был устроен наружный вход. В 1825 г. была возведена трёхъярусная колокольня со св. воротами – одна из самых высоких в городе, в стиле позднего классицизма (ампира). С назначением в 1871 г. архимандрита Сергия и благодаря пожертвованиям коломенского почётного гражданина Г.Ф. Ротина в монастыре возобновили работы по ремонту и украшению зданий. В стиле академической живописи была расписана Троицкая церковь. С 1973 г. на территории коломенского Ново-Голувина монастыря проходили восстановительные работы под руководством Станислава Петровича Орловского. На протяжении 1970 гг. были предприняты попытки реставрировать Троицкую церковь, которые ограничивались незначительными противоаварийными работами. Не полностью была восстановлена северная часть стены, в 1980 гг. на внешнем фасаде братского корпуса частично реконструированы несложные наличники, очищено от побелок живописное убранство тёплой Сергиевской (ныне Покровской) церкви. В конце 1990 гг. при восстановлении монастырской жизни была создана новая роспись Троицкой церкви, подражающая средневековым канонам. Деревянная часовня во имя св. князя Владимира и великомученицы Анастасии Узорешительницы представляет собой небольшой сруб с алтарём и крыльцом под общей крышей, в центре которой над наосом поднимается деревянная башенка-восьмерик с окнами; её шатёр и купол покрыты металлической кровлей, крест, детали шатра и купола вызолочены.