На отличающемся большой точностью плане Исаака Массы, изображающем битву И.И. Болотникова с войсками царя Василия Шуйского 2 декабря 1606 года среди основных сооружений усадьбы дворца уже нет. В 1601 Лжедмитрий I с войском, основным ядром которого были запорожские и донские казаки подошел к Москве и остановился в Коломенском. Здесь было построено укрепление в виде небольшого городка из шатров, ограждённого стеной с четырьмя башнями и воротами. В конце октября 1606 года дворянские отряды Ляпунова и Пашкова перешедшие на сторону воставших подошли к Москве и остановились в Коломенском, а затем ближе к Москве, в Котлах. Вскоре территорию усадьбы заняло войско И. Болотникова, оттеснив дворянские части Ляпунова к Николо-Угрешскому монастырю. «И задумал измену, и пришёл под царствующий город Москву, и стал в Коломенском и в Заборье», а 2 декабря во время сражения у Котлов на сторону царя перешли дворянские отряды. Потерпевший поражение И. Болотников отходит к Коломенскому и три дня отсиживается в остроге, созданном из сотен саней, набитых сеном и соломой и политых водой, смёрзшихся как камень. Только ценой предательства-острог смогли взять после бомбардировки «огненными ядрами», которые восставшие пытались потушить сырыми воловьими шкурами. Остатки войска Болотникова бежали к Калуге и Туле. Захваченных болотниковцев сотнями отвозили к Москве-реке, убивали дубинкой и спускали под лёд.
С окончанием смутного времени на некоторое время Коломенское забыли. Первый царь новой династии Романовых Михаил бывал здесь редко. Территория у церкви Вознесения, на которой когда-то стояли царские терема, именуются уже церковной землёй и к 1630-м годам занята дворами клира. В конце 30-х годов царь Михаил, вероятно, впервые приехав в Коломенское, приступил к восстановлению древней усадьбы. К осени 1640 года был построен новый дворец: «сентября 17 день в селе Коломенском на новоселье в хоромах новых был у государя стол». Во время празднования «сентября 20-26 в Коломенском, по случаю новоселья в новых хоромах, царица Евдокия Лукьяновна раздаёт милостыни болыпи 10 рублей» . Дворцовая тройня с сенями и повалушей была построена в древнейшем Вознесенском саду — там, где, возможно, оставались какие-то постройки предшествующих времён. Сюда переместился новый центр усадьбы, который впоследствии сформировал «Государев двор». Ограда новой усадьбы была, по-видимому, деревянной. Неудобство для многочисленной царской семьи создавала удалённость дворцовой церкви Вознесения от теремов, поэтому царь Михаил принял решение о строительстве новой домовой церкви. Церковь, заложенная по царскому указу, была посвящена Великой Чудотворной иконе Казанской Богоматери, избавившей Россию в 1612 году от польского плена. Первый храм был деревянный. Подобно Казанскому собору на Красной площади, построенному князем Д.М. Пожарским и освящённому в 1636 году, церковь Иконы Казанской Богоматери в Коломенском имела придел Аверкия Иеропольского, в день памяти которого Москва освободилась от поляков. Царь Михаил Фёдорович умер 12 июля 1645 года. Во главе государства остался его 16-летний сын Алексей Михайлович, который неоднократно бывал в Коломенском с отцом, любил эту усадьбу и до конца своей жизни в течение тридцати лет ежегодно приезжал сюда на летний отдых. Поэтому дальнейшая судьба строящегося храма Иконы Казанской Богоматери связана уже с его именем. В грамоте архиепископу Маркелу Вологодскому и Великопермскому Алексей Михайлович пишет: «В прошлом, 121(1612) году октября в 22 день... Милостью Божиею и молитвами и заступлением Пречистые Владычица нашей Богородицы, явление чудотворные иконы Казанския, на память святого Аверкия епископа Еропольского Чудотворца, Московское государство от литовских людей очистилося... а в прошлом 157 (1648) году октября в 22 день на праздник Пречистыя Богородицы явления Чудотворные иконы Казанския... Бог даровал родился наш сын, государь царевич, князь Дмитрий Алексеевич» . В честь рождения наследника престола к храму был пристроен второй придел Дмитрия Солунского, завершивший в общих чертах архитектурную композицию. В каком году придел был построен, точно не известно, но, скорее всего, в начале 1649 года одновременно со строительством самого храма, так как царевич Дмитрий вскоре умер. Строительство возглавил «дворцовых плотников староста Смирной Иванов». Завершение сооружения храма можно отнести к 1651 году, когда патриархом Иосифом (1642—1652) в алтарь были положены три антиминса и организован церковный приход. Сведения о церковных службах в храме в середине XVII века крайне не многочисленны. Известно, что 12 июля 1653 года Алексей Михайлович «слушал всенощную у Пречистыя Богородицы Казанские в объезде в селе Коломенском». Царь прожил здесь две недели, а 25 июля праздновал здесь день ангела своей сестры Анны. Когда он пошёл ко всенощной, на нём был зипун из жёлтой тафты, без обнизи, чуга суконная малинового цвета без кушака, сверху ферязь камлотовая вишнёвого цвета с собольим околышем и жемчужными петлями; посох имел каповый; за ним несли стул и летнее подножье. В 1657 году 5 июля «царь слушал всенощное бдение в селе Коломенском в церкве у Казанской Богородицы».Из надписи на храмовом кресте видно, что в 1666 году в Казанской церкви проводились большие ремонтные работы. Вероятно, храм расписывался, но очень может быть, что в это время был возведён каменный Казанский храм. Это, в свою очередь, явилось началом строительства нового дворца Алексея Михайловича. После всех работ «освятися олтарь Господа Бога нашего Иисуса Христа и водружен бысть крест сей в церкви Пресвятые Богородицы Казанские 7174 (1666) года, в 68 день майя при благоверном царе и великом князе Алексее Михайловиче».
В дальнейшем к Казанской церкви переходят функции домового храма. В высоком подклете хранились, «по обычаю»,царская казна и наиболее ценное имущество, которое привозили сюда во время летнего отдыха в царском обозе. Южная паперть церкви была соединена крытым переходом с хоромами царицы. Впервые он упоминается в «Дневальных записках Приказа Тайных дел»: «26 августа 1660 года царь Алексей Михайлович слушает всенощное бдение в церкви Казанской Богоматери, что на переходах». Крытый переход был описан польскими послами, посетившими Коломенское в 1671 году: «В начале церковь каменная с притворами, по обе стороны в которых окна, пол четверти аршина ширина, мосты войлоками постланы для тепла и мягкого хождения». Длина перехода была 24 сажени и 32 аршина, а ширина 3,5 аршина. В 1668 году «велено выдать в церковь Казанскую 50 войлоков коровьих» . Возможно, войлок был выдан для замены обветшавшего покрытия на переходах и в храме. Большинство свиты царя молилось в помещении «трапезной», самые близкие — в храме перед иконостасом. Царь с царицей восседали на празднично украшенных молитвенных местах-тронах, приставленных к двум колоннам. Представление о том, как могло выглядеть царское место в храме, можно получить из документа 1666 года, опубликованного И.Е. Забелиным в «Домашнем быте русских царей»: «... 174 (1666), сентября 20 великий государь указал строить своё государево место против того как его государево место сделано в селе Коломенском. А на обивку того места взять с Казённого двора 14 аршин атласу червчатого, да на подножки и на кровлю б аршин сукна-багреца червчатого, 3 фунта бумаги хлопчатой». Вся церковь была богато убрана разнообразными светильниками и церковной мебелью. Церковь Казанской Богоматери с дворцом Михаила Фёдоровича явилась организующим центром нового «Государева двора» с середины 1660-х годов.
Первые десятилетия своего правления молодой царь Алексей Михайлович использовал Коломенское в основном для соколиной охоты. Оно входило наряду с потешным двором в селе Семёновском в управление приказом Тайных дел. О частоте посещения усадьбы говорится в придворном дневнике 1657 года. В июне — августе царь посетил усадьбу 13 раз. Царскую свиту охраняли 100 человек стрельцов во главе с сотником, «а до того столового и после столового кушанья, ходил государь тешится на поле» . Для царской потехи на территории усадьбы специально разводили диких и домашних уток. Царская охота проходила в чрезвычайно живописных местах Коломенского. По словам польских послов Яна Глинского и Киприана Бжостовского, «в том же месте, около той монастырь, сенокосы едва оком презрети мочно, по которым егда разольётся вода множество птиц, которыми его царское величество тешиться и соколов на птиц пускает, поле к потехе весьма угодное. И устроены для той потехи лесные рощи. И никому в тех лесах и рощах зверей ловити и бити не велено, а будет кто в тех заповедных лесах про свой обиход сечь лес, такому поймав бывает жестокое наказание и петля». Исключение, повидимому, составил только царский дядька боярин Б.И. Морозов, которому царь подарил 4 десятины луга в отчину, под деревнею Нагатиным, «где стоят его боярина сокольники». Кроме соколиной охоты, царь приезжал в Коломенское так же на «зимнюю потеху»: поохотиться на лосей, медведей, волков, лисиц и зайцев. В конце XVII века под Коломенским была роща, которая шла по правому берегу реки-Москвы от Дьякова до Сабурова под"Заразами"или"Зразами"-оврагами, где был мрачный густой лес.