Все эти характерные для московского зодчества черты можно увидеть и в архитектуре Успенского собора. Названный местным летописцем "великой церковью", собор действительно был очень крупным по тому времени сооружением, превосходя своими размерами соборы главнейших московских монастырей. Резко увеличив принятые в тогдашнем строительстве ширину и длину храма, шире расставив столбы, строители, очевидно, по конструктивным соображениям, не решились так же сильно изменить его высоту. Отсюда - отличающие Успенский собор приземистость и массивность. Архитектурный декор фасадов, в противовес этому, проникнут изяществом и тонкостью. Стены расчленены узкими лопатками, а вверху, у основания закомар, украшены пышными орнаментальными поясами. Такие же пояса проходят по верху апсид и барабана. Белокаменные перспективные порталы, увенчанные заостренной "килевидной" аркой, имели характерные для московских построек бусины и "сноповидные" капители. Из трех порталов сейчас сохранился только северный, выходящий на паперть. Сходные с порталами, но значительно упрощенные обрамления имели и окна собора. Необычно отсутствие у храма профилированного цоколя, встречающегося у всех известных нам среднерусских построек этого времени.
Закомары собора имели острые килевидные завершения. Над ними с небольшим отступом поднимались еще два яруса кокошников, повторяющих схему размещения и форму закомар, но в уменьшенных размерах. Несколько отлично устроено покрытие восточной стороны, где стена над апсидами имеет в плане излом, а закомары повернуты под углом друг к другу. Из-за того, что барабан очень близко придвинут к восточной стене, здесь выше закомар разместился только один ряд кокошников, поставленных по прямой.
Впоследствии облик собора сильно изменили и усложнили различные добавления и переделки. Особенно заметны искажения XVIII века, сообщившие ему некоторые черты господствовавшего тогда стиля барокко: покрытие по закомарам заменено четырехскатной кровлей, сооружена высокая глава сложной, несколько вычурной формы, растесаны окна.
Интерьер собора предстает сейчас также в сильно измененном виде. Первоначально его пространство обладало большой цельностью, а центричность архитектурной композиции была отчетливо выражена. Довольно узкие столбы прямоугольного сечения не загромождали, как сейчас, внутренность храма. Опирающиеся на них подпружные арки, поднятые над прилегающими сводами, создавали ступенчатый переход к необычно широкому барабану, увенчанному могучим куполом. Единство пространства было нарушено при ремонте в 1770-х годах, вызванном появившимися в стенах и сводах большими трещинами. Между столбами и стенами тогда выложили стенки, прорезанные арочными проемами. Еще позднее, при возведении западной пристройки, среднюю часть западной стены выломали до самого свода, объединив внутренние объемы пристройки и собора. В результате образовалось подобие вытянутого высокого прохода со световым барабаном, как бы случайно поставленным над его восточным концом.
