St. Sergius ble erklært som skytshelgen for den russiske staten i 1422. Samme år ble den første steinkatedralen bygget av et lag av serbiske munker som hadde funnet tilflukt i klosteret etter slaget ved Kosovo. St. Sergius' relikvier kan fremdeles ses i denne katedralen, som er dedikert til Den hellige treenighet. De største ikonmalerne i middelalderens Russland, Andrej Rubljov og Daniil Tsjornyj, ble tilkalt for å dekorere katedralen med freskoer. Moskovittiske kongelige ble tradisjonelt døpt i denne katedralen, og de holdt også sine takksigelsesdags-gudstjenester her.