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.
Сейчас трудно представить былую красоту интерьера Успенского собора. По роскоши убранства он выделялся не только среди остальных храмов монастыря, но и принадлежал к числу наиболее богатых на Руси. Сама удаленность монастыря обладала как бы дополнительной притягательной силой. К нему стекались богатые вклады не только деньгами, но и драгоценной утварью, иконами, шитьем, книгами, облачениями. Об убранстве собора можно судить по самой ранней из сохранившихся описей монастыря 1601 года, в которой о каждой вещи рассказано емким, образным языком того времени. Особое внимание в ней уделено четырехъярусному иконостасу, оклады икон которого украшали жемчуг, драгоценные камни, гривны, цаты, венцы; открытыми оставались только лики и руки изображений. Под местными иконами помещался целый ряд шитых икон-пелен. Каждая икона имела пелену «праздничную» и «повседневную» на тот же сюжет. Над местным рядом на брусе, расписанном по красному фону разными травами, вплотную стояла 21 икона деисусного ряда. Сохранилось описание уборов для икон: «В деисусе же у семи образов гривны серебряные, золоченые, басмяные, а в них 18 камней розными цветы, да раковина жемчужная, да у 14 образов гривны серебряные, золочены, басмяны, да 84 гривны витые, серебряные, золочены, да 6 понагей… да 11 икон резаны на костех… В деисусе же 19 свечников деревянных, золоченых».
Над деисусными иконами стояли 25 праздничных икон. Завершался иконостас пророческим рядом: поясные изображения пророков были сгруппированы по 2–3 на каждой доске. Тябла верхних ярусов были резные, золоченые. Стены и столбы церкви опоясывали ряды икон в киотах резных, расписных, золоченых, обложенных просечным оловом на цветной слюде. И здесь у икон помещались пелены, всего же в соборе их было около сорока. Клиросы, аналои, шкафчики, скамьи, тощие свечи — все украшалось росписью и резьбой. Практически не было ни одной неукрашенной вещи. Освещался собор шестью паникадилами разнообразного устройства.
Иконостас в Успенском соборе считался по тому времени одним из самых больших на Руси. Начало созданию таких грандиозных ансамблей положил Андрей Рублев, который в 1408 году написал со своей артелью для Успенского собора Владимира более 80 икон. Рублевский иконостас надолго стал образцом для создававшихся вновь иконостасов в крупных соборных храмах. Подобных иконостасов в XV веке создавалось немало, но в наиболее полном виде дошел только иконостас из Успенского собора Кирилло-Белозерского монастыря. Его почти пятисотлетняя история полна событиями. Уже через 40 лет после написания все иконы стали обивать серебряными позолоченными басменными окладами, которые остались и поныне на деисусных и праздничных иконах. В 1630 году добавили еще один ярус из 25 икон — праотеческий. Хотя иконы для Успенского собора создавались в Москве на вклад знатного боярина Василия Ивановича Стрешнева, писал их вологодский иконник Ждан Дементьев, известный по работе в вологодском Софийском соборе. Позже, в 1645 году первоначальные царские врата заменили новыми, пожалованными царем Михаилом Федоровичем, — в великолепном серебряном позолоченном чеканном окладе прекрасной московской работы, сохранившимся до сих пор. Хорошо сохранившиеся оклады такого же рисунка получили тогда и местные иконы.