Торжественное открытие библиотеки стало важным событием в истории города. Недаром оно состоялось в самом красивом здании Архангельска — Троицком кафедральном соборе. Церемония подробно описана Николаем Голубцовым в одном из первых исторических очерков об Архангельской публичной библиотеке.

Двухэтажный собор, построенный в византийском стиле. Ширина — 25 м, длина 47 м, высота от основания до верха креста центральной из пяти глав — 51 м. Снаружи над двухэтажными абсидами располагались две большие фрески, изображающие библейские сюжеты — «Явление Аврааму трех странников» и «Чудо Архистратига Михаила в Хонех». Собор проектировал холмогорский мастер Евграф Алексеевич Либеровский (по другим сведениям — Федор Либеровский). Пятиярусный иконостас с образами, написанными мещанином из Великого Устюга — Василием Холмогорцевым. Рядом с собором располагалась каменная многоярусная колокольня (1773 года постройки). Заложен 11(22) октября 1709 года, достроен, освящен 18(29) апреля 1765 года. 13 сентября 1928 года было принято решение о сносе собора, и в 1929 году здание было разрушено.
В 1931 году на фундаменте и из кирпича собора построен Архангельский театр драмы имени М. В. Ломоносова.