
Architektonický celek je tvořen kostelem a rozsáhlou soustavou konventních, hospodářských a komunikačních prostor, jejichž vývoj probíhal po několik staletí.
Podoba současného kostele vznikala postupně od poloviny 13. století a byla zásadně upravena v pozdním středověku a po požáru roku 1850. Hlavní část tvoří bazilikální trojlodí bez příčné lodi, k němuž na východě přiléhá výrazně prodloužený presbytář zakončený rovným závěrem. Kostel je vystavěn převážně z cihel s použitím kamenných článků. Hlavní loď je otevřena do bočních lodí vysokými hrotitými arkádami. Obvodové zdivo lodi bylo zvýšeno na konci 14. nebo na počátku 15. století, presbytář byl zvýšen po roce 1465. Tím získal chrám výrazně vertikální proporce typické pro krakovskou gotickou architekturu. Presbytář je mimořádně dlouhý a úzký, což souvisí s liturgickými potřebami žebravého řádu. U dominikánských kostelů bylo třeba oddělit prostor vyhrazený řeholní komunitě od části přístupné širšímu okruhu věřících. Dlouhé chórové prostory proto umožňovaly umístění řeholních lavic a oddělení presbytáře od lodi. Původní presbytář byl ve druhé polovině 13. století zaklenut křížovou klenbou, jejíž žebra dosedala na konzoly či svazkové přípory; pod východní částí chóru se nacházela krypta. Současný presbytář má síťové klenby, zatímco loď je zaklenuta hvězdovou klenbou a boční lodě klenbami křížovými. Západní průčelí bylo výrazně poznamenáno požárem a následnou obnovou v 19. století. Jeho horní část je zakončena vysokým nově rekonstruovaným stupňovitým štítem se svislými fiálami a ve střední ose je prolomena velkým hrotitě zakončeným oknem. V přízemí se nachází původní gotický portál, datovaný přibližně kolem roku 1400, s bohatě profilovaným ostěním a kamenickou výzdobou. Portál je dnes ukryt v novogotické předsíni, která byla ke kostelu připojena roku 1876. Původní samostatně stojící zvonice před průčelím byla při požáru roku 1850 natolik poškozena, že byla při obnově odstraněna. Nedílnou součástí architektonického celku je soubor kaplí, které byly ke kostelu připojovány postupně od středověku. K nejvýznamnějším patří kaple sv. Hyacinta, kaple Zbavitele (Przeździeckých), kaple sv. Josefa, kaple sv. Dominika (Myszkowských), kaple Lubomirských a Růžencová kaple. Některé vznikly jako cechovní nebo rodové kaple a jejich stavební i výtvarná podoba proto souvisí s konkrétními donátory. Kaple sv. Hyacinta, spojená s hrobem a kultem světce, představuje významnou renesanční část areálu. Kaple Myszkowských byla založena roku 1614 a je charakteristická galerií s vyobrazeními členů tohoto rodu. Růžencová kaple souvisí s rozvojem dominikánského růžencového kultu. Po požáru roku 1850 byly některé kaple obnoveny odlišně od hlavní lodi, takže dnešní interiér kombinuje dochované středověké a raně novověké části s rekonstrukcemi 19. století.
Konvent přiléhá ke kostelu z jižní strany a vytvářejí rozsáhlý konventní komplex. Jejich dispozice se rozvíjela postupně a je soustředěn kolem tří nepravidelných čtyřúhelných rajských dvorů – největší z nich leží v jižní části komplexu, menší centrální dvůr a třetí severní dvůr doplňují celkovou dispozici. Na západní straně klášter souvisí s hospodářským dvorem a někdejšími dominikánskými krámky při ulici Stolarska, na východě se otevírá směrem ke klášterní zahradě oddělené od Plant zdí. Po požáru roku 1850 byla část komplexu rovněž opravována, avšak podstatná část středověké dispozice kláštera se dochovala.
Farnost byla následně přenesena ke kostelu Panny Marie a kostel Nejsvětější Trojice se stal chrámem dominikánského konventu. Současný kostel však není touto ranou stavbou. Po mongolském vpádu roku 1241 zahájili dominikáni výstavbu nového zděného kláštera a kostela. Výzkum ukazuje, že první gotický chrám měl podobu trojlodní haly či pseudobaziliky s dlouhým, samostatně pojatým presbytářem. Stavba probíhala postupně a její jednotlivé části vznikaly v průběhu 13. století; v další fázi byl chrám rozšířen a přestavěn. Na přelomu 14. a 15. století získal podobu bazilikálního trojlodí. V průběhu 14. a 15. století vznikaly také jednotlivé kaple, které postupně obklopily hlavní loď a presbytář a vytvořily charakteristickou podobu dominikánského komplexu. Klášter se během středověku stal významným náboženským, vzdělávacím a pohřebním centrem. V kostele byli pochováváni příslušníci panovnických a šlechtických rodů i významní měšťané. V presbytáři byl roku 1288 pohřben krakovský kníže Leszek Černý. Významnou součástí výzdoby se později stala také bronzová náhrobní deska humanisty Filipa Kallimacha, zemřelého roku 1496, vytvořená podle návrhu Víta Stvoše. V klášterním areálu se rozvíjela také knihovna a studium; dominikánský konvent byl součástí intelektuálního prostředí středověkého Krakova. K významným osobnostem spojeným s krakovským konventem patřil sv. Hyacint Odrowąż, jeden z prvních polských dominikánů, jehož kult se v klášteře rozvíjel. Významné stavební úpravy pokračovaly i v raném novověku. V 16. a 17. století byly budovány a upravovány jednotlivé kaple, zejména kaple Myszkowských, Lubomirských a Růžencová kaple. Roku 1614 byla založena kaple sv. Dominika Myszkowských; v 17. století vznikla také kaple Zvěstování Panny Marie, později upravovaná v souvislosti s kultem Panny Marie Růžencové. Zásadní zásah do podoby celého komplexu představoval velký požár Krakova roku 1850. Oheň zničil prakticky celý interiér kostela s výjimkou některých kaplí, zřítilo se také klenutí hlavní lodi a těžce poškozena byla samostatně stojící zvonice před západním průčelím. Po požáru následovala rozsáhlá rekonstrukce vedená architektem Teofilem Żebrawským. Práce probíhaly v letech 1850–1884 a měly nejen obnovit poškozenou středověkou stavbu, ale současně jí dát jednotnější novogotickou podobu. Obnova byla završena novou výmalbou, mobiliářem a dalšími prvky novogotického interiéru; kostel byl znovu konsekrován roku 1884. V roce 1957 získal chrám titul baziliky minor. V současnosti je kostel zároveň klášterním kostelem dominikánského konventu a poutním místem spojeným s kultem sv. Hyacinta a Panny Marie Růžencové..