У соборі знаходяться мощі преподобної Марфи Дівєєвської. Її мощі були знайдені після прославлення в лику місцевошановних святих 22 грудня 2000 року.
У Серафимо-Дівєєвському монастирі в мощах спочивають преподобний Серафим Саровський, преподобні та блаженні дружини Дівєєвські, і багато сестер і паломників відчувають їхню живу присутність.
На П'ятницькому цвинтарі у Москві, на так званому дівіївському ділянці, серед могил сестер Серафимо-Дівєєвського монастиря поховані протоієрей Іоанн Потапов та його дружина Ніна Миканорівна Казинцева.
Троїцькому соборі Серафимо-Дивіївського Першого серпня Російська Православна Церква відзначає визначну подію – здобуття мощів та прославлення Серафима Саровського. Сьогодні мощі преподобного знаходяться в одному з найвідоміших та найвідвідуваніших архітектурних пам'яток Росії – Троїцькому соборі Серафимо-Дивіївського жіночого монастиря.