Церковь устроена во втором ярусе монастырской колокольни — уникальной по компоновке трёхшатровой постройки с башней-часозвоней. Первоначально Троицкая, переосвящена в Сергиевскую в 1825. Колокольня стоит с севера от собора, примыкая с юга к трапезной палате.