En 1952 es van descobrir les restes del santuari de la Trinitat i que havia estat substituït per altres edificacions del segle XVII. Estava situat just al damunt de la cripta del Pessebre.

Dos galeries comunicaven el santuari amb les naus laterals del temple de sant Miquel. En l'actualitat tots dos accessos han desaparegut. El del costat sud per la construcció de l'actual porta i escala que comuniquen el temple amb el claustre i el del costat sud per l'ensorrament de la galeria. D'aquest accés encara es conserva la seva estructura i un arc de la galeria.

La galeria del costat nord encara es conserva, tot i que força modificada. Estaven cobertes amb una volta de canó, a excepció del darrer tram, cobert amb voltes d'arestes. La galeria del costat dret va perdre el seu mur sud en el segle XVI o principis del XVII, restant només en peu la seva part inferior. 

El temple té una planta molt atípica. Dins un rectangle, gairebé quadrat, trobem un recinte de planta circular, tot i que a ponent presenta un radi inferior. Pel costat est té un absis semicircular. També té sis nínxols semicirculars, que servien de setials als monjos durant els oficis.

A banda i banda de l'absis, podem trobar dos espais triangulars, destinats a sagristia.

En el sector de ponent trobem dues escales de cargol  que comunicaven amb una tribuna de fusta, que permetia als peregrins pregar davant l'altar sense destorbar les celebracions dels monjos.

Malauradament les visites no poden accedir a aquest espai i s'han de conformar amb veure'l a través d'un vidre, en la majoria de casos brut i que no permet la seva correcta contemplació.