Центральный объем здания - крестово-купольный, четырехстолпный, увенчанный главой; с юга и с севера в интерьере он имеет двухэтажные галереи; алтарная часть помимо алтарного выступа включает в себя заалтарный обход с тремя приделами. В первый период возведения собора в нем было заложено 14 приделов. Три из них - Успения, Усекновения главы Иоанна Предтечи и Голгофский - были закончены при патриархе Никоне. Остальные оформлялись в конце столетия.
С востока, примыкая к заалтарному обходу, располагается подземная церковь Константина и Елены, углубленная в землю на шесть метров.
С запада находится ротонда, объединенная внутри с центральной крестовой частью двухэтажной галереей.
К южному фасаду центральной крестовой части собора примыкала семиярусная колокольня - основная вертикальная доминанта всего архитектурного ансамбля. Ее верхние ярусы напоминали колокольню Ивана Великого, нижние в общих чертах следовали прототипу. В первом ярусе колокольни находился Всехсвятский придел. На верхних ярусах были часы и 15 колоколов, самый большой из которых - Воскресенский - весил 500 пудов. На нем были портретные изображения царя Алексея Михайловича, членов царской семьи и патриарха Никона. До нашего времени из больших колоколов Воскресенского собора сохранился стопудовый Трехсвятский колокол. На нем с большим мастерством отлиты фигуры трех святителей - Василия Великого, Григория Богослова и Иоанна Златоуста.
К 1666 году сооружение Воскресенского собора было доведено до кровель. В это время уже была закончена колокольня и началось строительство подземной церкви.
Прерванное в связи с опалой Никона строительство возобновилось в 1679 году. В период до 1685 года собор получил большую главу, его ротонда - кирпичный шатер, была достроена подземная церковь и архитектурно оформлены интерьеры.
Восемнадцатиметровый кирпичный шатер над ротондой с окошками-слухами, расположенными в три яруса, перекрывал пролет в 22 метра и считался самым большим сооружением такого рода в древнерусском зодчестве. В центре ротонды находится маленькая белокаменная, украшенная изразцами часовня, символизирующая Гроб Господень.
Подземная церковь Константина и Елены - единственное сооружение подобного рода в древнерусской архитектуре. Ее устройство в земле объясняется задачей как можно точнее следовать палестинскому прототипу, в котором церковь Константина и Елены вырублена в скале. В XVII веке стены «земляной» церкви возвышались над поверхностью земли на 1,5 метра. Ее низкий прямоугольный объем, имевший плоскую кровлю, служил как бы постаментом для мощной главы на высоком барабане в многоцветном изразцовом убранстве. Ров, обнаживший подземную часть сооружения, вырыли в середине XVIII века для предохранения кирпичной кладки стен храма от разрушения грунтовыми водами. Сначала ров был закрыт деревянными крышками с фонариками. Они хорошо видны на акварели 1793 года. В начале XIX века ров выложили белым камнем и устроили сток-тоннель, по которому вода стекала за пределы монастырского холма.
Замысел Воскресенского собора был сложен и многозначен. Он не ограничивался копированием восточного прототипа. В создании этого грандиозного храма воплощалась мысль о первенстве Русского государства в христианском мире. Одновременно храм мыслился как олицетворение «райского града». В разнообразии и множественности объемов, в ярком праздничном керамическом декоре отразились представления русских людей того времени о «горнем» мире. Они сказались и в композиции восточного фасада, которым собор встречает входящих на территорию монастыря. Здесь особенно заметны и значимы многообъемность и подчеркнутая ярусность сооружения. Простой (до перестройки в XVIII веке) прямоугольный объем подземной церкви, полукружия алтаря и заалтарного обхода, массив центральной крестово-купольной части, а также большие и малые главы объединены в уравновешенную, логически развивающуюся снизу вверх композицию, в которой четко прослеживается центральная ось.
В XVII веке на соборе было шесть малых глав. Четыре, из них - световые - располагались над приделами заалтарного обхода и приделом Успения Богоматери в северо-восточном углу собора. Две главы были помещены на когда-то плоских кровлях двухэтажных галерей и внутрь не были открыты. Они задумывались как приделы, но освящены не были. Входы в главы-церкви устроены с кровли, они расположены на западных гранях глав и оформлены керамическими порталами.
Южный фасад Воскресенского собора имеет большое сходство с прототипом. При движении вдоль него особенно ощущается необычная для древнерусской архитектуры продольная ориентация здания (его длина 100 м, в то время как самая широкая часть не превышает 50 м). С юга находятся двойные, обрамленные белокаменными перспективными порталами врата, именуемые Красными (левые) и Судными (правые). Это главный вход в Воскресенский собор. Направо от врат из объема собора слегка выступает небольшая двухэтажная пристройка с Голгофским приделом. Первый ярус пристройки с востока и с юга отмечен широким керамическим фризом. Ряды триглифов - прямоугольных изразцов с вертикальными желобками - и метоп - квадратных изразцов с розеткой или херувимом - даны вперебежку, что говорит о чисто декоративном использовании ордерных элементов классической архитектуры. С юга Голгофа выделена лоджией с полуциркульными проемами, через которые просматривался, до их застекления в середине XVIII века, роскошный керамический портал, выполненный из изразцов с рельефными изображениями рога изобилия, цветка подсолнуха, цветов турецкой гвоздики. Из крупных изразцов составлена великолепная композиция с ликом ангела в тимпане портала. Уцелевший декор двойного окна Голгофского придела дает представление о несохранившемся керамическом убранстве стен и проемов лоджии в XVII столетии.