Главный купол храма можно заметить почти за 20 километров. Малые купола храма расположены над колоннами портиков. Фасады украшены четырьмя 6-колонными портиками коринфского ордена. В нишах западного портала размещаются бронзовые фигуры ангелов (скульптор С. И. Гальберг). Собор был закрыт 22 апреля 1938 года. Предполагался его снос или перестройка в городской крематорий. Здание храма пострадало в Великую Отечественную войну. В 1952—1953 и 1966—1967 годах была осуществлена реставрация внешнего вида. В самом здании находился склад. Был возвращён Русской православной церкви в 1990 году. В 2004 году реставрация была возобновлена. 25 августа 2006 года произошло возгорание строительных лесов, установленных для реставрации купола собора, переросшее в сильный пожар. В результате пожара, в 17 часов 10 минут, произошло обрушение внешних конструкций большого купола собора на внутренний свод. От огня пострадали также два малых купола, уже отреставрированных к июню 2007 года. Собору был нанесён непоправимый урон — полностью уничтожена деревянная конструкция купола, находившаяся в храме более 170 лет. В 2007 году была произведена реставрация малых куполов (нетронутых пожаром), а также восстановление сгоревшего купола, реставрация фасадов собора и ликвидация последствий пожара. Весной 2008 года началась роспись храма. На данный момент собор полностью восстановлен. Интерьер храма украшен коринфскими колоннами и пилястрами, покрытыми белым искусственным мрамором. Главный купол словно парит ввысь. Стены и своды расписаны художниками Т. А. Медведевым и А. И. Травиным. Иконостас полукруглой формы образует единое целое с надпрестольной сенью. Одна из самых почитаемых святынь Троице-Измайловского собора - икона Пресвятой Троицы, написанная в 15 веке. В храме появились также и новые иконы, в том числе мозаичные изображения Святых Петра и Павла и Николая Чудотворца.
Использованы фотоматериалы с сайтов: upload.wikimedia.org; kudapiter.ru; img-fotki.yandex.ru; ic.pics.livejournal.com; p1.citywalls.ru; stasmedvedev.ru; petropolisnevensis.files.wordpress.com; www.2do2go.ru