Деревянный соборный храм в честь Покрова Пресвятой Богородицы существовал в 1337 году, когда в обители преставились преподобные Кирилл и Мария Радонежские. В то время они были погребены в трапезной части храма.

Собор стал первым зданием обители отстроенном в камне в 1644-1648 годах. Он был возведен и убран на средства царского стольника Феодора Василтевича Янова. Этот храм простоял до 1811 года.

В 1811-1816 годах вместо прежнего построили более просторный собор с двумя приделами: во имя преподобного Сергия Радонежского и во имя святителя Алексия Московского. Пятиглавый (однокупольный с четырьмя декоративными главками), бесстолпный собор построен в стиле классицизма, из оштукатуренного кирпича с белокаменными деталями. Стены были расписаны в 1893 году