Die heutige Mauer des Dreifaltigkeitsklosters stammt im Wesentlichen aus dem frühen 17. Jahrhundert, als sie nach der überstandenen Belagerung durch polnisch-litauische Interventen letztmals ausgebaut und befestigt wurde. Die Mauer ist insgesamt 1284 m lang und hat, ähnlich den altrussischen Kremlanlagen, mehrere in sie eingebaute Wehrtürme, von denen wiederum einige über ein Ein- und Ausgangstor zum Kloster verfügen. Die meisten Türme entstanden bereits Mitte des 16. Jahrhunderts. Bis heute erhalten geblieben sind elf Türme, davon drei mit Toren.

Der zentrale Wehrturm ist der sogenannte Rote Turm (Красная башня), dessen Tor – genannt Heiliges Tor (Святые ворота) – zugleich als Haupt- und Paradeeingang des Klosters dient. Der 14 m hohe Turm ist in die östliche Seite der Mauer eingebaut, die zur Straße nach Moskau und Jaroslawl sowie der parallelen Eisenbahnstrecke hin gewandt ist. Wie auch die meisten Wehrtürme des Dreifaltigkeitsklosters stammt er aus der Mitte des 16. Jahrhunderts, wobei sein oberer Teil, der stilistisch an einen Kirchturmangelehnt wurde und mit einer zwiebelförmigen Kuppel und einem Kreuz gekrönt ist, im Jahre 1856 ergänzt wurde. Das bogenförmige Heilige Tor, welches jeder Besucher des Klosters durchläuft, ist in seinem Inneren durch Fresken geschmückt, die unter anderem das Leben des Heiligen Sergius zum Thema haben.

Einer der bekanntesten Wehrtürme ist darüber hinaus der Ententurm (Уточья башня). Dieser Name soll laut einer Legende dadurch zustande gekommen sein, dass der damals noch nicht zum Zaren gekrönte Peter der Große, als er sich zur Zeit der Strelizenaufstände im Kloster verborgen hielt, zum Zeitvertreib von diesem Turm aus Enten am nahe gelegenen Teich geschossen haben soll. Später soll dann zur Erinnerung daran die Spitze des Turms mit einer Entenfigur geschmückt worden sein, die dort bis heute aufgestellt ist. Der Ententurm weist eine Höhe von 22 m auf.

Die beiden anderen Türme mit Toren sind der Wasserturm (Водяная башня) an der südwestlichen Ecke der Mauer und der Pfortenturm (Каличья башня) am Nordabschnitt der selbigen. Das Wasserturm-Tor stammt aus dem 16. Jahrhundert und diente einst der Versorgung des Klosters mit Wasser aus dem nahen Kellermeisterteich (Келарский пруд). Der eigentliche Turm, der ein achteckiges Profil mit einem Durchmesser von 18 m bei einer Höhe von 25 m aufweist, wurde in der jetzigen Form im frühen 17. Jahrhundert, nach der Belagerung durch Polen-Litauen, errichtet. Der Pfortenturm wurde in seiner heutigen Gestalt in den Jahren 1759–1772 errichtet und ist vermutlich nach seinem Tor benannt, welches bis auf eine kleine Pforte meist verschlossen blieb.

Die weiteren Wehrtürme in der Klostermauer sind: der Freitagsturm (Пятницкая башня) an der südöstlichen Ecke der Mauer, der Zwiebelturm (Луковая башня), der seinen Namen einem einst davor gelegenen Zwiebelgarten verdankt, der Bierturm (Пивная башня), in dem ursprünglich Nahrungsmittelvorräte gelagert wurden, ferner der Kellermeisterturm (Келарская башня), der Zimmermannturm (Плотничья башня), der Klingelturm (Звонковая башня) und der Trockenturm (Сушильная башня).