В Свято-Троицком соборе пребывает главная святыня Саратова: образ Спаса Нерукотворенного, список с рублевской иконы Спасителя, который привезли с собой первые жители крепости — московские стрельцы. В конце XVI столетия икона стала благословением обители преподобного Сергия строящемуся городу.
XIX — начало XX века — время особого почитания этого чудотворного образа. Справочник 1904 года сообщает, что молебны и акафисты перед ним служатся ежедневно и беспрестанно, как в храме, так и в домах обывателей. Образ "весь увешан подвесами, изображающими собой разные части человеческого тела: сердца, груди, глаз, ушей, рук, ног и пр. Все эти изображения, сделанные из чистого серебра, служат наглядным доказательством полученных от образа исцелений". Когда таких подвесов стало слишком много, часть из них была переплавлена на украшения для чтимых икон: получилось 10 сребропозлащенных венцов и 2 ризы.
Почитание иконы Нерукотворенного Спаса было настолько велико, что в XIX веке с него была сделана еще одна копия, по внешнему виду практически неотличимая от оригинала. Ее и вывозили "на требы": служили молебны в домах саратовцев. В 1934 году при закрытии собора и образ Спасителя, и список с него были изъяты и переданы в краеведческий музей. В 1942 году одна из икон вернулась в Троицкий собор, но до последнего времени никто не мог сказать: та ли это "стрелецкая" икона или ее копия.
На всенощной в канун праздника Успения Божией Матери настоятель Троицкого собора иеромонах Пахомий (Брусков) поделился с прихожанами своей радостью: во время реставрационных работ в храме часть старейших его икон прошла предварительное обследование. Специалисты утверждают, что троицкий Спаситель — действительно очень древняя икона, а значит, первое лаврское благословение Саратову сохранилось. Отец Пахомий видит в этом несомненное проявление милости Божией ко храму и всем верующим саратовцам.