Храм в ім'я Святої Трійці – є найдревнішою кам'яною спорудою Зимненської обителі. За переданням, цю церкву збудував сам рівноапостольний князь Володимир, заснувавши тут монастир. Дослідники підтверджують цю гіпотезу, датуючи храм ХІ століттям. Церква має форму ротонди, що свідчить про її древність та оборонне значення.

У часи, коли монастир було закрито, Світо-Троїцька церква виконувала функції парафіяльного храму. Навіть у часи богоборства та войовничого атеїзму тут ніколи не змовкала молитва. Мешканці Зимного та навколишніх сіл молилися у цьому храмі, вінчалися, хрестили тут своїх дітей. Перші монахині, які прийшли відроджувати Зимненську обитель, спочатку теж молилися у цій церкві, оскільки інші храми обителі лежали в руїнах.

З відродженням монастиря Свято-Троїцький храм отримав нове життя. Було проведено ґрунтовне дослідження та реконструкції древньої святині, завдяки чому вона набула первозданного вигляду.
Святий Престол та іконостас Свято- Троїцького храму виготовлені з білого мармуру і прикрашені різьбленням з візантійськими орнаментами.

Особливе враження на кожного, хто переступає поріг цього храму справляє унікальний настінний розпис виконаний у древньому візантійському стилі.

У куполі храму знаходиться зображення Христа-Пантократора у сфері, яку тримають чотири архангела. Нижче – зображення сторозавітніх пророків, які пророкували про пришестя у світ Христа-Спасителя.

На стінах центральної частини храму зображені події священної історії – Благовіщення, Різдво Христове, Зішестя у пекло, а також чотири євангелісти, та Дейсісний чин – зображення Спасителя і звернених до Нього у молитві Пресвятої Богородиці, Іоанна Предтечі та апостолів.
На рівні людського росту зображені святі – рівноапостольні, мученики, преподобні. Складається враження, ніби святі стоять тут у храмі разом з богомольцями – Церква земна і небесна з'єднуються у єдиній молитві до Спасителя світу.

Особливої уваги заслуговує зображення П'ятидесятниці, розміщене на західній стіні храму. Півколом сидять дванадцять апостолів, центральне місце незайняте – це місце Христа, Який завжди незримо перебуває у Своїй Церкві. Над апостолами зображено небесне сяйво – символ Духа Святого, Який у вигляді світлих променів сходить на кожного з апостолів. Низ композиції займає зображення восьми людей, які оточені темрявою, переданою рідкісним для іконопису чорним кольором. Це уособлення народів, що сидять у темряві язичництва і очікують просвіщення апостольським благовістям.
У олтарі Свято-Троїцького храму центральне місце займає образ Нерукотворного Спаса та зображення Євхаристії – Христа, Який причащає апостолів Своїм Тілом і Кров'ю. нижче знаходяться ікони древніх святителів.