К 1638 г. были построены Успенская церковь с трапезной и келарней, кельи, восстановлена и перенесена старая колокольня. В 1639 г. митрополит Пётр посетил Густынский монастырь, благословил возведение нового собора, строительство велось на средства молдавского господаря Василия Лупу. В 1640–1641 гг., во время набега татар, в стенах Густынского монастыря укрывались миряне. Недалеко от монастыря неприятели убили несколько малолетних детей, которых через три дня нашли монахи и похоронили в монастыре. Вскоре игумен Илия с братией обрели останки младенцев нетленными, переложили в раку и перезахоронили под алтарём строящегося собора. Троицкий храм (1641–1644 гг.) «строили… три года и красиво весьма и искусно его выстроили». По описанию архидиакона Павла Алеппского, сделанному около 1654 г., «куполов на святой церкви пять; они стоят вместе, в виде креста, средний больше (других). Кругом церкви идёт навес с решёткой и тремя дверями, над которыми три купола, расположенные параллельно…». Павел Алеппский упоминает о наличии в храме хоров, двух (!) архиерейских мест – возле правого клироса и в западном рукаве планового креста, приводит подробное описание резного позолоченного пятиярусного иконостаса, который «поднимался от земли к верхней части величайшего купола; святые иконы, весьма больших размеров, являют крайний предел совершенства; они углублены в ниши, дабы лучше обнаруживалась красота и зеркальный блеск их позолоты». В 1648 г., во время войны под руководством Богдана Хмельницкого, Густынский монастырь несколько раз подвергался разграблению. Богдан Хмельницкий издал универсал, в котором обязывался наказывать тех, кто монастырь «разграбили и монахов мучили, били, а иных до смерти побили». Впоследствии Густынский монастырь получил от гетмана несколько универсалов. Во время пожара 28 ноября 1671 г. сгорели Троицкий храм, колокольня, несколько других построек, сохранились надвратный Петропавловский храм (между 1641–1671 гг.), Успенская трапезная церковь и кельи. После пожара в Густынском монастыре началось каменное строительство. Уникальный архитектурный комплекс Густынского монастыря в стиле украинского барокко сохранился до XXI в. В последней четверти XVII в. был построен трёхэтажный (Варваринский) кирпичный корпус с домовой церковью во имя великомученицы Варвары, настоятельскими и братскими кельями, вратами, амбарами (пристроенная в 1719 г. колокольня вскоре обветшала и была отстроена вновь лишь в 1844–1845 гг). На средства гетмана Ивана Самойловича в 1672–1676 гг. был построен и 23 мая 1676 г. (по другим сведениям, 1 августа 1676 г.) Черниговским  архиепископом Лазарем (Барановичем) освящён собор во имя Святой Троицы с приделом во имя преподобного Иоанна Кущника. Согласно летописи, под фундаментом церкви находился камень с «ящиком», в который вложены мощи, «письмо на пергаменте», частица камня из Вифлеемского вертепа, камень от скалы Четыредесятницы и земля из-под камня Иорданского. Этот кирпичный собор имеет план в форме квадрифолия: к центральному четырёхлепестковому в плане пространству с несколько вытянутым западным рукавом по углам примыкают дополнительные прямоугольные помещения. Над средокрестием и четырьмя плановыми лепестками возвышаются пять глав грушевидной барочной формы на гранёных световых барабанах. Переход от подпружных арок к центральному барабану осуществлён с помощью двухступенчатых тромпов. Барабаны боковых глав опираются на обращённые к центральному пространству подпружные арки и на внешние стены с помощью системы тромпов и трапециевидных сводов.