Иконостас Троицкого собора, сохранившийся до наших дней в неразаренном виде, является одним из лучших собраний древнерусской живописи, где представлены 42 произведения, созданные Андреем Рублевым и мастерами его круга. Для иконостаса Андреем Рублевым была написана прославленная Троица - икона, замечательная изумительным соответствием художественной формы и философского содержания, динамичной композицией, светлым и жизнерадостным калоритом. Иконы верхнего, праотеческого ряда написаны в конце 16 века по заказу царя Бориса Годунова. На восточных сторонах столбов находятся две древние иконы: Владимирская богоматерь 15 века и Никола с житием 16 века. Последняя была пробита ядром во время осады монастыря поляками в начале 17 века. Но стены собора безвозвратно утратили живопись рублевского времени, так как по ветхости она была сбита вместе со штукатуркой и в 1635 году заменена новой, неоднократнопереписывавшейся и поновлявшейся на протяжении следующих столетий. Сам собор тоже претерпел ряд изменений. Первоначальное позакомарное покрытие кровли было заменено четырехскатным , узкие щелевидные окна растесаны, белокаменные стены оклеены холстом и расписаны под мрамор. все это грубо искажало облик памятника.