Согласно уставной надписи на каменной доске на северной стене её притвора, храм с прилегающим к нему келейным корпусом был построен в 1670 г. Однако изображение церкви присутствует уже на иконе 1661 г., где она показана одноглавой, с двумя рядами кокошников, оформляющих переход от четверика к барабану. На иконе из Исторического музея, как и на гравюре 1816 г. Андрея Григорьевича Ухтомского по рисунку Максима Никифоровича Воробьёва («Русские монастыри: Искусство и традиции». СПб., 1997 г.), кокошники оказались закрытыми кровлей, а по углам устроены четыре небольшие главы. Согласно монастырским летописям, высокая каменная ограда длиной 525 сажён с перекатом и двумя рядами бойниц была построена в 1662–1667 гг. В одной из её башен иждивением Петра Ивановича Прокудина была устроена церковь преподобного Григория Пельшемского (1786 г.). К 2016 г. от ограды сохранилось шесть башен – три круглые угловые и три квадратные проездные. На месте разобранного придела у северной стены Троицкого собора в 1809 г. по проекту архитектора И. Матвеева была возведена церковь преподобного Макария Желтоводского. Храм крестообразный в плане, северный и западный рукава креста оформлены колонными портиками. На центральный четверик поставлен барабан, окружённый ионическими полуколоннами и завершённый полуциркульным куполом. Портик южной стены церкви был продолжен протяжённой колоннадой тосканского ордера, которая соединила новую церковь с Троицким собором. Исследователи отмечают, что архитектура храма демонстрирует лучшие черты зодчества эпохи классицизма; возможно, к его созданию имел отношение архитектор Андреян Дмитриевич Захаров, проектировавший в тот же период некоторые здания для Макарьевской ярмарки. Среди других строений монастыря к середине XIX в. были возведены четырёхэтажный настоятельский корпус с домовой церковью преподобного Антония Великого, трёхэтажный корпус братских келий и ещё один келейный корпус, расположенный вдоль южной стены и соединявший Архангельскую церковь с церковью преподобного Григория Пельшемского. По свидетельству Петра Ивановича Пискарёва, в монастыре находилось множество ветхих строений, которые не использовались. После возобновления обители в 1882 г. были отремонтированы жилые корпуса, приведены в порядок и переосвящены церкви, укреплён речной берег. Однако проблема восстановления Троицкого собора, который с 1859 г. стоял без кровли, долгое время не была решена. К началу XX в. собор был признан выдающимся памятником русской архитектуры, требующим не просто ремонта, но реставрации в рамках научных возможностей того времени. Проект восстановления храма был разработан в 1907 г. А.К. Ивановым и Дмитрием Васильевичем Милеевым и осуществлён в 1910–1911 гг. под надзором архитектора Алексея Николаевича Полтанова. Архитекторы приняли решение не возобновлять собор в первоначальных формах XVII в., а восстановить облик на начало XIX в. (с четырёхскатной кровлей и папертью). Подпружные арки, паруса и часть сводов храма были сложены заново и укреплены стальными балками, купол был завершён главой на металлическом каркасе, изготовленном на Сормовском заводе. В 1912–1913 гг. повреждённые фрески были отреставрированы иконописной мастерской братьев Михаила Николаевича и Николая Николаевича Сафоновых, живопись в районе сводов частично была написана заново.