Собор расположен на берегу реки Волги на территории Толгского женского монастыря в поселке Толга Заволжского района города Ярославля (пос. Толга, 5, стр. 2). Добраться до объекта можно от остановки «Красная площадь» на автобусе № 34 до остановки «Толгский монастырь». Через город проходит трасса М8 «Холмогоры» (Москва — Ярославль — Вологда — Архангельск), а также Р151 (Ярославль – Рыбинск) и Р79 (Ярославль – Иваново). Автобусные маршруты связывают город с населёнными пунктами как области (Переславлем-Залесским, Рыбинском, Угличем и др.), так и других субъектов федерации (Москвой, Санкт-Петербургом, Уфой, Костромой, Казанью, Череповцом и др.). Два основных ж/д вокзала города — это Ярославль-Главный и Ярославль-Московский. Пригородные поезда ходят до Данилова, Ростова, Александрова, Нерехты, Костромы, Рыбинска, Иваново. Поезда дальнего следования отправляются из Москвы, Архангельска, Сыктывкара, СПб, Новороссийска, Самары, Читы и др. В судоходный период выполняются регулярные рейсы в Брейтово, Толгу, Константиново, Вакарево, Новые Ченцы. Обслуживают город аэропорты Туношна, Левцово, Карачиха.