Существенно переделали иконостас в XVIII веке (после 1764 года). Древнюю тябловую конструкцию, при которой иконы вплотную рядами стояли на украшенных брусьях, в 1757 году заменили заурядным резным позолоченным иконостасом работы вологодского мастера резного цеха Василия Федоровича Деньгина, который сохранился до нашего времени. В XIX веке и без того невыразительную резьбу перезолотили, положив еще один толстый слой грунта. На многие местные иконы при перестройке иконостаса одели серебряные чеканные ризы. Значительная часть древних икон в новом иконостасе не поместилась, и их убрали. В праздничном ряду их оставили только 15, в деисусном — 16, а пророческий ряд убрали целиком, так как его длинные доски не укладывались в новую схему расстановки икон. Обойтись вообще без пророческого ряда было нельзя, поэтому под иконами местного ряда в «тумбах» вместо пелен написали на особых вставных досках полуфигурные изображения пророков. По-ремесленному робкая живопись, по-видимому, выполнена монастырскими иконописцами.
Долгое время убранные из иконостаса древние иконы стояли в алтаре, а затем их постепенно стали вывозить из монастыря и след многих потерялся. Оставшиеся в иконостасе памятники были очень изменены многочисленными поновлениями и не привлекали особого внимания. В местном ряду осталась только одна икона 1497 года — «О Тебе радуется», две другие находятся теперь в Третьяковской галерее, в том числе и храмовая главная икона «Успение». Остальные, стоящие сейчас в местном ряду иконы относятся к более позднему времени: «Неопалимая купина» к XVI веку, «Троица», «Предста Царица» к XVII веку и т. д.
В конце 1960-х годов приступили к реставрации икон 1497 года из Успенского собора. Длилась она несколько лет и сейчас полностью закончена. За это время в разных музеях обнаружили попавшие туда сложными путями иконы 1497 года, принадлежавшие Успенскому собору. В итоге оказалось, что уцелело около 60 икон, из них — 34 на месте, в Кириллове.
Необычно уже само по себе такое большое количество произведений XV века, происходящих из одного памятника. Иконы, созданные первоклассными художниками, стали огромным вкладом в общую сокровищницу древнерусского искусства. Две иконы 1497 года из Успенского собора — храмовое «Успение» и «Одигитрия» долгое время приписывали либо самому Рублеву, либо художникам его круга. Они выдерживают сравнение с прославленными шедеврами. Иконостас создавала группа художников. Те, которые написали храмовое «Успение», «О Тебе радуется», праздничные иконы «Вход в Иерусалим», «Рождество Христово», «Сретение», действительно следовали традициям рублевского искусства. Созданные ими образы одухотворены и лиричны, живопись по-московски изысканна.
Успенский иконостас чрезвычайно интересен. По нему можно судить о сложных процессах развития древнерусской живописи. В конце XV века наблюдается тенденция сглаживания особенностей разных школ иконописания, складывается общерусский стиль. И, пожалуй, нигде так ярко этот процесс не удается проследить, как на иконах из Успенского собора. Кроме «московской» здесь есть и другая группа икон, например, праздничные иконы — «Распятие», «Сошествие Св. Духа», «Преображение», «Успение», в которых ощущаются черты новгородской живописи — суровость образов, подчеркнутость силуэтов, сочность обильно используемых художниками пробелов. Еще более интересно, что в некоторых иконах черты московской и новгородской живописи слиты воедино, например, в «Крещении», «Сошествии во ад», в деисусных — «Апостол Петр», «Мученики Дмитрий и Георгий», «Иоанн Предтеча», причем некоторые иконы из этих условных групп в иконостасе созданы одними и теми же художниками. В особую, неповторимо индивидуальную группу входят деисусные иконы «Иоанн Богослов», «Андрей Первозванный», святители, праздничные иконы на тему страстей Господних.