Грунт иконы в основной своей части первоначальный, поздние реставрационные чинки сосредоточены, главным образом, на полях иконы; менее существенные по величине вставки расположены вдоль стыка досок. Во время этого исследования не удалось изучить тыльную сторону иконы. В том, что основа первоначальная и, судя по всему, вполне приличной сохранности, ни у кого не возникало сомнений. Красочный слой органично связан с авторским грунтом, практически на всех участках он структурно однородный и хронологически одновременный. Признаки старения по всей площади изображения естественные, без каких-либо имитационных элементов. Следы разновременных воздействий на произведение не привносят каких-либо существенных изменений в его структуру и внешний облик, пожалуй кроме первоначального вида полей и фона. Таким образом, исследованный памятник представляет собой единый материально-структурный комплекс с закономерными следами долговременного бытования. Картина сохранности иконы не завуалирована какими-либо мало-мальски значительными живописными доделками (крупными прописями, большими левкасными вставками или хорошо «подогнанными» тонировками) и представляется вполне обычной для памятника почти 600-летней давности. Для адекватного описания состояния сохранности «Троицы» А. Рублева необходимо уточнить следующие моменты. Почти полностью утраченными (сохраняются лишь одиночные мелкие фрагменты) оказались авторская позолота фона, полей, нимбов, а также изображение дерева (теперь это поздняя допись XVII или XVIII в. (ил. 3). Не совсем ясна степень сохранности подлинных участков изображения чаши, которая находится под сплошной записью (ил. 4). Телец в чаше – позднее реставрационное восполнение (ил. 5). Сильно потерт красочный слой стола, на верхней плоскости он практически полностью утрачен. Существенно лучше сохранность горки, хотя она не идеальная. Изображение посохов у ангелов большей частью реконструировано (по мелким фрагментам подлинного рисунка). Значительно утрачен авторский золотой ассист крыльев, седалищ, клава центрального ангела и крыши архитектуры. Заметные потертости красочного слоя имеются в центральной части позема. Остальную, значительно преобладающую по площади, часть живописной поверхности иконы следует считать (признавая наличие других мелких утрат) в целом хорошей сохранности, включая фигуры ангелов (кроме ступней ног), их крылья, седалища, подножия, архитектуру, позем в целом.
Небольшие дописи были сохранены при раскрытии 1918 г. по контурам голов ангелов (ил. 6), а также местами на рисунке черт личного. Подлинное изображение губ у всех ангелов находится под фрагментами лакового покрытия. По-видимому, это было сделано намеренно, чтобы не повредить тонкий киноварный слой на них (ил. 7). Лишь изображение ступней ног (кроме ступни левой ноги правого ангела) имеет довольно существенные потери авторского охрения, а ступня правой ноги правого ангела утрачена значительно (на всех ступнях преобладают поздние охрения). На одеждах ангелов небольшие потертости располагаются в основном на участках базового красочного слоя (роскрыши), не перекрытого слоями дальнейших этапов моделировки (пробелов). Лучше состояние сохранности подножий, седалищ и архитектуры.
Таким образом, вполне хорошая сохранность произведения в целом соответствует тому впечатлению, которое можно получить при обычном визуальном осмотре его живописной поверхности. Кроме поновленного изображения дерева, записи чаши и потери позолоты фона, нимбов и полей, на иконе не осталось других существенных изменений ее авторского замысла. Внешний облик произведения весьма близок к первоначальному, с учетом, конечно, возможных небольших изменений в оттенках колорита, связанных с естественным старением материалов, которое присуще всем древним памятникам живописи. Стратиграфические особенности красочного слоя и приемы письма определенно свидетельствуют о связи «Троицы» из Троицкого собора Сергиевой лавры с иконописной традицией первой четверти XV столетия и не имеют никаких сомнительных элементов техники исполнения и структуры. Благодаря высокопрофессиональной для своего времени расчистке иконы при последней реставрации перед нами раскрывается во всей своей полноте красота выдающегося творения Андрея Рублева. В настоящее время можно ставить вопрос лишь о дораскрытии авторских участков изображения чаши и небольшой довыборки остатков прописей на хитоне центрального ангела.
В ходе проведенного исследования обнаружились некоторые очень важные детали изображения на иконе «Троица» А. Рублева, которые удалось установить только при внимательном микроскопном обследовании. Одна из них должна пролить свет на проблему истолкования образа центрального ангела. У верхнего контура его головы обнаружен небольшой фрагмент первоначальной киноварной линии, лежащий поверх фрагмента подлинной позолоты нимба (ил. 8). У других ангелов этого нет. Данный фрагмент можно связать только с киноварным рисунком перекрестия нимба, который был, судя по всему, только у центрального ангела Троицы.