Спочатку він знаходився в печері, яка розташована поблизу монастиря в лісі. До печери можна дістатися сходами за церквою, які стрімко збігають донизу. Печера складається з двох маленьких келій, підземної церкви та коридору, що з’єднує келії. Нижче печери збереглися кам’яні надгробки та хрести. На них можна розгледіти фрагменти написів на церковнослов’янській мові.

Далі був споруджений  дерев’яний монастир. Кам’яні монастирські споруди з’явилися в першій половині XVII століття.

Зараз монастир складається з Троїцької церкви, надбрамної дзвіниці, келій монахів, брами та залишків огорожі. Огорожа була двох метрової товщини на шести метрів у висоту і оточувала весь монастир, надійно захищала ченців від нападів завойовників. Келії та дзвіниця були збудовані у першій чверті XVII століття. Дзвіниця зведена у вигляді надбрамної башти в центрі об'єму келій. Вона квадратна в плані, має три яруси. Перший ярус перекритий напівциркулярним склепінням. На другий ярус ведуть сходи, влаштовані в середині стіни коридору. Перекриття двох верхніх ярусів не збереглися. Третій ярус добудований в XVIII столітті в бароковому стилі. На східному фасаді першого ярусу дзіниці зберігся різьблений білокам'яний декор та прикраси у стилі ренесансу. Корпус келій зараз одноповерховий, та в XVIII столітті був  двоповерховий, про що можна здогадатися оглядаючи корпус келій.

На території монастиря раніше було три церкви. Збереглася лише одна, Троїцька. З 1707 року монастир належав уніатській церкві. В 1744 році ченці встановили на північній стіні церкви сонячний годинник, який зберігся до нині. В 1793 році монастир переходить до православної церкви.

Сатанівський Свято-Троїцький монастир був знаним духовним та просвітницьким центром на Поділля. Його ченці підтримували тісні контакти з Могилянською та Острозькою академіями, Львівським Братством та Києво-Печерською Лаврою. Якийсь час монастир був відомий і як притулок єдиного в Україні цеху професійних жебраків. Офіційно зареєстрований, він мав свою символіку, печатку та керівництво.

У 1899 року монастир став жіночим. Після приходу комуністів в 1929 році, монастир закрили. Відновити життя монастиря вдалося в 1942 році. Було відновлено церкву, келії, дзвіницю, огорожу. З приходом комуністів життя монастиря затухає знову. В 1962 році комуністи знову закривають монастир, будівлі руйнують, майно розкрадають. В 1898 році монастир передали православній громаді, після чого було відновлено церкву та частково комплекс монастирських будівель.