Найбільшою і ошатною будівництвом Троїце-Сергієвої лаври є церква Сергія Радонезького з Трапезною палатою. Довжина стіни будівлі – 82 м, а загальна площа – 500 кв. м. Тут могли розміститися 300-400 осіб. Як і багато інші будівлі монастиря, Сергіївська церква була зведена за наказом Петра Олексійовича в 1686-1692 роках в подяку Лаврі за порятунок царської сім'ї. Незадовго до будівництва в монастирі були погашені стрілецькі бунти, а Петро Перший проголошений царем.

Церква преподобного Сергія була освячена в рік 300-річчя обрітення мощей ігумена. Храм – бесстолпный, двусветный, з великими вікнами і трьома напівкруглими апсидами. Раніше на другому поверсі зберігали монастирські рукописи. Нинішній різьблений позолочений іконостас замінив тут колишній в 1948 році, переїхавши з московської церкви Миколи Великий хрест. Внутрішнє оздоблення храму вражає своєю пишністю: позолоченими і высеребренными численними скульптурними картушами.

Величезна на ті часи склепінчаста трапезна, позбавлена додаткових опор, пишно прибрана. Стіни будівлі прикрашає триколірна розпис «шахів» синього, червоного і зеленого кольору. Тільки виступають церковні апсиди змінюють синій колір на білий, що ще більше підкреслює рельєф малюнка. До речі сказати, візерунки і малюнки тут всюди. Майстри-декоратори намагалися прикрасити кожен сантиметр величного урочистого будівлі напівкруглими раковинами, колонами, повитими виноградною лозою, різьбленими колонками, які обрамляють великі вікна. Над кожним вікном — ікона, вставлена в візерунчастий фронтон химерної форми. Навіть ручки кованих дверей з чеканним візерунком приковують погляди: левові маски тримають в зубах металеві кільця.

Всі будівля оточена широким опасанням, званої гульбищем, що ведуть наверх до приміщення великий Трапезній. Біля головного входу до палати знаходиться витіювато вигравіруваний текст, який повідомляє про те, що Сергієвський храм і Трапезна освячені Святішим Патріархом Адріаном в липні 1692 року у присутності «всього государева будинку». Високий подклетный поверх у свій час служив для зберігання їстівних припасів, тут розташовувалася кухня і обідали паломники. Монастирська братія трапезничала в малому приміщенні, що знаходиться на другому поверсі і примикає до основної будівлі з південної сторони.

Оздоблення інтер'єру трапезної, яку ми можемо спостерігати зараз, зроблена за наказом Катерини II. Для розпису храму і палат був запрошений живописець А. Н. Яновський. Однак в XIX столітті внутрішні картини неодноразово змінювали. Підлогу Трапезної палати складається з брусків червоно-коричневою яшми.

Такі святкові палати більше схожий на палац, ніж монастирську будівлю, і були призначені для урочистих прийомів і обідів. У XX столітті тут відбувалися собори Російської Православної Церкви.

У 1956 році Трапезна палата знайшла два освячених приділу з південної і північної сторін: на честь преподобного Серафима Саровського та святителя Іоасафа Бєлгородського. Взимку в храмі ведуться головні богослужіння Святої обителі.

Вся споруда розташовується на схилі Маковецького пагорба. Це створює умови для посиленого догляду за будинком, т. к. ялинові палі, забиті при будівництві, гниють, і Трапезна рухається, купуючи нові тріщини. Відкрита галерея, завдяки місцевого клімату, теж руйнується і постійно потребує реставрації.