Architektura Cerkiew naśladuje siedemnastowieczne rosyjskie budownictwo sakralne. Znajduje się na drugim piętrze budynku mieszczącego na niższej kondygnacji szkołę parafialną. Z zewnątrz obiekt malowany jest na jasnobrązowo, centrum jego fasady stanowią trzy prostokątne okna wypełnione witrażami, z ozdobnym obramowaniem nawiązującym do sztuki orientalnej. Wejście do budynku prowadzi przez drzwi z portalem. Okna niższej kondygnacji cerkwi są półkoliste i również wypełniają je witraże. Fasadę wieńczy ośli grzbiet z umieszczoną poniżej mozaiką. Cerkiew posiada trzy kopuły malowane na niebiesko, z motywem gwiazd i prawosławnymi krzyżami.
We wnętrzu cerkwi znajdują się trzy ołtarze – główny Świętej Trójcy oraz boczne św. Mikołaja oraz św. Marii Magdaleny. Ikony znajdujące się w świątyni wykonali W. Bieliajew, W. Pawłow, A. Koszelew, W. Otmar, G. Nesterow, I. Sadikow oraz A. Riabuszkin. Freski na wewnętrznych ścianach cerkwi namalował z kolei Włoch Matteo Caselli.
W 1951 we wnętrzu cerkwi umieszczona została tablica pamiątkowa przekazana