Украшением города является шедевр украинского деревянного зодчества - Троицкий собор с колокольней (1775-1780г.), построенный известным народным мастером Акимом Погрибняком, на деньги полковника Головатого. Собор искусно построен без единого гвоздя и является крупнейшим в Украине памятником деревянной архитектуры. Его конструктивные решения не имеют аналогов в мировой архитектуре. Красота Троицкого собора вдохновляла многих художников, особенно Олеся Гончара, который описал его в своем романе "Собор". Также в Новомосковске находится Самарский Пустынно-Николаевский монастырь (XVII-XVIII вв.), монахи которого активно поддерживали казаков в борьбе за Украину.