Духовская церковь дошла до нас со значительными искажениями. В XVI веке к ней была пристроена колокольня, правда разобранная в XVIII веке. В 1651 году к северному ее фасаду был пристроен придел над гробом Максима Грека, расширенный в XIX веке. В прошлом же веке с западной стороны церкви пристроили паперть, а с южной - придел над захоронением митрополита Филарета. Вместо позакомарного покрытия была устроена четырехскатная кровля, закрывшая звонницу и изменившая стройные пропорции верха здания, шлемовидная глава была перестроена на луковичную. Наросший около церкви культурный слой закрыл древний цоколь, исказив пропорции памятника. Внутри храма не сохранилось ни древней настенной росписи, ни иконостаса.
Многолетними трудами советских реставраторов удалось вернуть этому редкому памятнику его первоначальный выразительный облик. Не восстановлен пока только шлемовидный купол.
В 1938 - 1940 годах архитектор И. В. Трофимов освободил церковь от позднейших пристроек, восстановил древний фундамент и начал расчистку северного, южного и западного фасадов, восстановление древних порталов и окон. В 1963 году архитектор В. И. Балдин восстановил позакомарное покрытие храма, в результате чего открылась древняя звонница на мощных круглых столбах. Был расчищен терракотовый и изразцовый орнаментальный пояс XV века, восстановлены белокаменные крыльца, ведущие к южному и западному порталам. Памятник приобрел свою прежнюю красоту и стройность.
Модель реконструкции Духовской церкви, побывавшая на многих международных выставках, была сделана по проекту архитектора П. Д. Барановского.
Крепостные стены и башни XVI - XVII веков
Когда в XVI веке территорию монастыря расширяли, деревянную рубленую стену заменили мощным фортификационным сооружением, построенным из большемерного кирпича и белого камня. Жилые постройки внутри монастыря отодвинули к стенам, а на освободившейся площади в 1559 году заложили Успенский собор.
Строительство каменной крепости началось в 1540 году и к 1550 году было в основном уже закончено. Короткий срок, в который были завершены работы, свидетельствует не только о большой государственной необходимости сооружения крепости и о сосредоточении в монастыре значительных средств, но прежде всего о нещадной эксплуатации крестьянского люда, вынесшего это строительство на своих плечах. В первой половине XVII века сильно поврежденные во время осады стены и башни реконструировали. Стены надстроили на один ярус, некоторые башни сняли совсем или сильно переделали. В XVIII веке по проекту И. Яковлева была сооружена новая Каличья башня вместо древней башни «о двуверхах».
При восстановлении крепостного ансамбля Троице-Сергиевой лавры были проделаны большие реставрационные работы. Реставрация была начата в 1938 году с южной части крепостной стены. В процессе работ обнаружены зубцы и амбразуры стен XVI века и поздние перестройки XVII века. В начале 1960-х годов на этом участке были восстановлены Водяные ворота, с 1964 года начата реставрация и Водяной башни.
В 1940 году реставрировалась Луковая башня, находящаяся в южном прясле стены, и Пятницкая башня у юго-восточного угла.
Весьма интересные результаты дало обследование Красной башни, сильно перестроенной в XIX веке. Оказалось, что на половину своей высоты она выложена из белого камня. Из белого же камня были выложены мощные контрфорсы с казематами подошвенного боя. Были установлены границы объема башни XVI и XVII веков. На основе тщательного натурного обследования архитектор В. И. Балдин предложил проект реставрации.
В настоящее время полностью восстановлены Утичья башня - одна из наиболее живописных в крепостном ансамбле, Каличья башня, Плотничья и Пивная. Большие работы проводятся по восстановлению западной крепостной стены. Археологическими раскопками у северной крепостной стены обнаружено основание разобранной в XVII веке Соляной башни.
При реставрации крепостных стен и башен установлено, что все они имели в древности белую окраску и лишь в XIX веке башни были выкрашены в кирпичный цвет. Теперь восстанавливается и древняя окраска крепости.
Как же выглядит крепость сейчас? Общая длина ее стен 1120 метров, высота от 7 до 15 метров. По углам крепости поставлены восьмигранные башни: Пятницкая с юго-востока, Водяная с юга, Плотничья с юго-запада, Утичья с северо-востока. Они сильно выступают вперед за линию стен, что было необходимо для кругового обстрела наступающего врага.
По пряслам стен находятся плоские четырехугольные башни: Красная и Сушильная в восточной стене, Звонковая - в северной, Пивная и Келарская - в западной, Луковая - в южной.
Стены прорезаны двумя рядами бойниц и навесными бойницами - машикулями, через которые можно было не только стрелять, но и лить смолу и воду с известью.
Главные ворота крепости - Успенские - в древности закрывались при помощи решеток-герс, которые поднимало и опускало специальное механическое устройство.