Комплекс мурованих монастирських споруд сформувався протягом другої половини XV ст. У наш час. до його складу входять Успенська церква, ділянки оборонних мурів з трьома наріжними баштами, надбрамна башта-дзвіниця, трапезна та келії. На північ від плато, на якому розташовуються монастирські споруди, поза оборонними мурами на уступі пагорба стоїть Троїцька церква. Біля підніжжя схилу в товщі підпірної стіни влаштовано вхід до печер, частково обмурованих цеглою, а частково викопаних у лесі. Печери з підземною церквою св. Варлаама пролягають під монастирським подвір’ям.

Підземний храм св. Варлаама, влаштований у глибині печер па місці давнішої мініатюрної каплички, — невелике, прямокутне в плані приміщення з двома апсидами в східній і західній стінах, перекрите зімкненим склепінням з квадратним вентиляційним отвором.

Можливо, саме зі створення печер і побудови Троїцької церкви — найбільш ранньої монастирської будівлі (1465-1475 pp.) — і почалося формування комплексу Успенського монастиря.

Троїцька церква — невеликий за розмірами (11×6,5 м) цегляний дводільиий храм, що складається з квадратної в плані нави та півциркульної апсиди з мініатюрним виступом ризниці. Обидва об’єми перекриті куполом із підвищенням у центрі — скіфією. Крім того, у конструкціях куполів застосовано унікальний прийом: вони спираються не на попружні арки та папдативи, як звичайно, а на зімкнене зрізане склепіння — своєрідно трансформовану в цеглі дерев’яну конструкцію залому; завдяки чому Троїцька церква посідає особливе місце в історії архітектури України.

Головна будівля комплексу Святогірського монастиря — Успенська церква, споруджена в 1495 р. на північній межі монастирського подвір’я біля крутого схилу пагорба. Вона стоїть у створі північного оборонного муру так, що його частина є північною стіною храму;

В архітектурі Успенської церкви яскраво виявилось характерне для XV-XVI ст. поєднання культової та оборонної функцій. Вона належить до оборонних храмів і відігравала важливу роль у системі захисту монастирського подвір’я та навколишньої території. Дослідженнями Г. Н. Логвина, проведеними в 1946-1947 pp., встановлено, що храм був безкупольним; основні захисні пристрої концентрувались у його верхній частині. На рогах будівлі розміщувались чотири наріжні оборонні башти. їх нижній ярус був квадратним, а верхній — восьмигранним. Завершувались башти восьмигранними невисокими наметами.

Північно-східну башту; збудовану пізніше за Успенську церкву, введено в об’єм єдиної великої півциркульної апсиди, майже рівпоширокої основному об’ємові храму Завдяки такій перебудові апсида стала асиметричною. До півпічно-східної башти вхід був з вівтаря. її три яруси були облаштовані стрільницями. Як і інші оборонні башти монастиря-фортеці, вона сполучалася з бойовим ходом біля стрільниць оборонних мурів.

Успенська церква — цегляний тринавовий храм. Нави мали однакову висоту, а їх склепіння були однакової конструкції півциркульні, через що не можна було влаштувати підбанник і баню, які були б пов’язані з внутрішнім простором церкви. П’яти склепінь бічних і середньої розташовувались на різній висоті.

Успенська церква первісно не була обтиньковапа ззовні і справляла враження суворої фортеці, а не храму. Інтер’єр також мав аскетичний вигляд з дуже скромними прикрасами.

Запозичені з готичної архітектури контрфорси, які підсилюють стіни Успенського храму, поставлені мальовничо й довільно, без конструктивного зв’язку з організацією внутрішнього простору, що повністю суперечить принципам готики.

Успенська церква разом з оборонними мурами утворювала єдиний ансамбль, вирішений у простих, суворих і монументальних формах, закономірно зумовлених функцією, матеріалом і конструкцією, в якій немає нічого зайвого та надуманого.

У 1724 p., коли монастир був уніатським. Успенська церква зазнала перебудов. Було розібрано дві східні оборонні башти подібним до поширених у XVIII ст. на Волині католицьких костелів з двома баштами на західному фасаді.

Наприкінці XIX — на початку XX ст. провадилася реконструкція ансамблю Святогірського монастиря за проектом М. П. Козлова, внаслідок чого у спорудах з’явилися елементи псевдо-російської архітектури XVII ст., які значно змінили первісний вигляд будівель.

У цей період під час перебудови Успенської церкви знищено самобутні риси її архітектури. При цьому застосовано цілком сторонні деталі, запозичені з культового будівництва Московії XVI-XVII ст. Дві західні оборонні башти, які ще залишились, були розібрані, а замість них споруджено три верхи з цибулястими банями. Центральний верх переважав за розмірами бічні. Між контрфорсами західного фасаду вбудовано ґанок з химерним фронтоном. На вікнах з’явилося перспективне обрамлення з кокошниками та колонками, прикрашеними "диньками". Фасади завершено новим карнизом.

Цегляні оборонні мури Успенського монастиря-фортеці оточують по периметру монастирське подвір’я. У плані вони утворюють форму неправильного чотирикутника, витягнутого зі сходу на захід. Його чотири кути — північно-східний, північно-західний, південно-східний та південно-західний — підсилювалися наріжними оборонними баштами. У південному оборонному мурі вбудовано також круглу башту та надбрамну башту-дзвіницю.

Наріжні башти, квадратні в плані, двоярусні, були перекриті невисокими чотиригранними наметами. Верхня частина мурів обладнана бруствером зі стрільницями. Бойовий хід біля них влаштований по дерев’яних балках, заведених у мурування. Крім того, він спирався на дерев’яні стовпи з боку монастирського подвір’я і був перекритий двосхилим ґонтовим дахом.

Первісна в’їзна башта — квадратна в плані, у давнину триярусна споруда. Вона розміщена в південному оборонному мурі так, що вісь проїзду па монастирське подвір’я орієнтована на центр південного фасаду Успенської церкви.

У 1898-1899 pp. під час реконструкції в’їзну башту перебудовано у псевдо-російському стилі та перетворено на дзвіницю. Надбудовано верхній восьмигранний намет з люкарнами, характерний для російського будівництва XVII ст. У декоративному оздобленні фасадів башти-дзвіниці також застосовано елементи псевдоросійської архітектури — фланкувальні колонки, підвіконня, кокошники над вікнами, розвинене профілювання карнизу тощо.