Наружный вид собора замечателен своей массивностью и изящной простотой. Архитектура его византийская, смешанная с ломбардо-венецианской. Он имеет вышины 18 саженей, длины 17 и ширины II саженей. Форма куполов индийская. Окна его, весьма узкие, помешены высоко от земли; стены гладкие, кроме пояска, состоящего из небольших полуколонн. Вокруг трех входных дверей, имеющих характер готических порталов, написаны иконы угодников Божьих: над северным входом — Ростовских, над южным — Московских, а около западных дверей — Киево-Печерских. Над алтарями же, в полуциркульных впадинах, помещены три огромных образа: Сын во славе Отчей, Софии Премудрости Божьей и Печерской Богородицы. Два последних образа знаменуют Новгород и Киев, присоединенные к Московскому государству. Южный вход с чугунной папертью, или, по-старинному, рундуком, где царей после венчания на царство осыпали деньгами, назывался в древности Красными дверями.
Успенский собор несколько раз подвергался случайным повреждениям. Так, в 1492 году, 15 июля, от удара молнии в соборе случился пожар, после которого он немедленно был исправлен. В 1547 году, в общий московский пожар, сгорел верх собора. Вскоре по возобновлении, в сентябре 1550 года, царь Иван Васильевич Грозный велел всю его кровлю и главы обложить вызолоченными медными листами. При царе Михаиле Федоровиче своды дали трещины.
При императрице Екатерине II, в 1773 году, сделано последнее возобновление (иконописанием) собора[71].
Первое, велелепное, как говорят летописи, украшение собора сделано в 1514 году по повелению великого князя Василия Ивановича. Стены и столпы собора украшены были иконописанием, фресками по золотому полю. При исправлении сводов собора царь Михаил Федорович приказал возобновить живопись, но с большим против прежнего великолепием. Возобновление это произведено было с успехом псковским иконописцем Иваном Паисеином в течение 1642 и 1644 годов, причем возобновленное иконописание не отличалось нисколько от старого, так как со старого с особенной тщательностью снималось на листы. Возобновление совершалось под наблюдением боярина Бориса Репнина, стольника Григория Пушкина и дьяка Степана Угодского. Золота на возобновление употреблено было 210 100 листов иеной на 1721 червонец. По сделанной тогда смете внутренность храма заключала в себе 1008 квадратных саженей, из коих на каждую полагали по 700 листов золота большой меры. Хотя на это новое расписывание собора и указал государь брать деньги из Печатного и Монетного дворов, а также и из приказа Казанского дворца, однако же участвовали во вкладе и два частных лица: патриарх, давший тысячу червонцев, и торговый человек Толечов — 164 червонца.
Иконостас собора — во всю вышину его и совершенно прямой. Огромный, с серебряными Царскими вратами, он изображает церковный символизм, свойственный древним христианским храмам, или полную идею вселенской церкви — союз Старого Завета с Новым. В нем пять ярусов. Первый состоит из икон древних праотцов и патриархов, среди коих Господь Саваоф с Предвечным Словом. Второй представляет ветхозаветную церковь и лики пророков от Моисея до Христа с хартиями их пророчеств, окружающих икону Божьей Матери с Предвечным Младенцем в лоне. Третий, меньшего размера, вмешает все церковные праздники и евангельские события. В четвертом изображена полная христианская церковь, где Спаситель представлен уже в образе Великого архиерея, сидящего на престоле, с предстоящими Матерью, Предтечей и апостолами. В нижнем, или пятом, ярусе иконостас имеет иконы, великолепно и богато украшенные…
Первым и важнейшим из них, без всякого сомнения, есть образ Пресвятой Богородицы Владимирской. По преданию, икона писана евангелистом Лукой еще при жизни Пресвятой Девы и прежде называлась Пирогощей. Существует предположение, что она названа Пирогощей потому, что привезена из Цареграда в Киев гостем Пирогощей. В 1154 или 1160 году св. князь Андрей Боголюбский, испросив согласие отца своего князя Юрия Долгорукого, взял икону из Богородицкого монастыря, существовавшего в Вышгороде близ Киева, украсил ризу ее драгоценными каменьями, жемчугом и золотом, которого, по словам летописцев, употреблено более 30 гривен, и перенес во Владимир на Клязьме, где она и находилась в Златоверхом Успенском соборе, получив название Владимирской, до 1395 года. В то время великий князь Василий Дмитриевич, опасаясь приближения татарских войск под начальством Тамерла-на, повелел принести святую икону в Москву, которая благодаря заступничеству Богородицы и избавлена от врагов. Образ хранится по левую сторону Царских врат в большом, неподвижном, вызолоченном серебряном киоте и обложен золотой ризой с изумрудами, алмазами и крупным жемчугом.