Один из древнейших памятников храмового зодчества Пскова. Собор входил в состав женского монастыря, расположенного на Завеличье, на берегу реки Великой, напротив устья реки Псковы.
Собор в плане представляет собой трехапсидный четверик с тремя входами: западным, южным и северным и западным притвором. Равные по высоте апсиды значительно выдвинуты из объема четверика. Объемно-пространственная композиция завершена крупным центральным и двумя малыми световыми барабанами, покрытыми шлемовидными главами и дополнена двухпролетной звонницей XVI в., поставленной на южной стене. Кровли четверика позакомарные, притвора – односкатная.
Фасады собора членятся лопатками, переходящими в дуги закомар, барабаны декорированы плоскими аркатурными поясами. В верхней части апсид и боковых пряслах северного и южного фасадов устроены небольшие круглые окна второго света.
Шестистолпный четверик перекрыт цилиндрическими сводами с пониженными подпружными арками, апсиды перекрыты конхами. Западная пара центральных столбов имеет восьмигранную форму, восточная – Т-образную. В паруса центрального барабана и в люнеты стен заложены керамические сосуды-резонаторы (голосники). Устроенная в толще западной стены четверика внутристенная каменная лестница ведет во второй ярус собора, на хоры, которые освещаются окнами двух западных малых глав (деревянные настилы хор восстановлены в 1980 г.). В западной стене, в уровне хор, устроены три ниши в рост человека (молельни), в нижнем ярусе северной и южной стен находятся три аркосолия, в которых погребены принявшие монашество псковские княгини XIII-XIV вв. и другие именитые насельницы монастыря. В четверике сохранились фрагменты древней фресковой живописи в основании северо-восточного столба (полилития) и на внутренних откосах окон второго света центральной апсиды (орнаменты).
Фундамент храма ленточный, валунный. Кладка четверика состоит из рядов известняковой плиты и рядов плинфы, сложенных на цемяночном растворе. Притвор - известняковая кладка на известковом растворе. Фасады и интерьеры собора обмазаны известковым раствором и побелены. Кровли из листового железа. Общие габариты: четверик с притвором 19,67 х 10,35 от уровня существующей поверхности земли.
В ходе реставрации начала 1950-х гг. восстановлены древние формы, позакомарное и посводное покрытие. В конце XX - начале XXI вв. в ходе приспособления и восстановления древнего убранства ниши аркосолиев, входной проем западной стены, конха алтарной апсиды, стены и своды притвора расписаны фресками.