Последняя полная реставрация собора проводилась в 1888 году. Сейчас собор находится в аварийном состоянии: старые бревна не выдерживают нагрузки, три купола из 9 отклонились от своей оси больше чем на метр.
В 2010 году губернатор Александр Вилкул взял этот вопрос под свой личный контроль. В течение 2010-2011 годов были проведены все необходимые исследования, привлечены лучшие научные институты Украины и разработана проектно-сметная документация. Предварительно предполагается, что работы будут длиться 2 — 2,5 года. Общая стоимость реконструкции — около 30 млн грн.
Это самая масштабная в Украине и всей Европе реставрация деревянного памятника архитектуры XVIII века.
Троицкий собор в Новомосковске — уникальный шедевр украинской деревянной архитектуры. Он входит в государственный реестр национального культурного наследия Украины и внесен в всемирного наследия ЮНЕСКО как культурное и историческое памятник человечества. Троицкий собор, решенный в стиле украинского (казацкого) барокко, — единственный деревянный собор в Украине. Он построен в 1775 — 1778 годах без единого гвоздя.
Уникальность архитектурной идеи Собора заключается в расположении 9 башен-куполов. На храм можно смотреть с любой стороны и под любым углом, и все равно будет видно только 8 куполов из 9. Образ Троицкого собора является ведущим в известном романе Олеся Гончара «Собор». Казацкий собор является символом культурных ценностей народа, духовного единства поколений, нерушимости народной памяти.
