Внешний вид храма более традиционен. Фасады делятся лопатками на равные части: северный и южный - на четыре, западный и восточный - на три. Каждое из членений фасадов завершается полукружием закомары. Архитектурный декор очень скромный. Гладь стен прорезается широким аркатурно-колончатым поясом со щелевидными окнами (несомненно восходящим к поясу владимирского Успенского собора). Верхний ряд окон сильно поднят и частично захватывает поле закомар. Перспективные порталы вместе с центральным куполом выделяют основную вертикальную ось здания. Апсиды равной высоты несколько понижены по отношению к основному объему. С запада к собору пристроена крытая паперть. Мнение о том, когда она была построена, у исследователей расходятся.
Технические особенности
Фундаменты собора представляют собой антисейсмическую конструкцию. (Возможно, из-за "труса" - землетрясения, упоминаемого в летописях как причина разрушения собора Кривцова и Мышкина.) При вскрытии подпольного пространства, которое проводилась при исследовании собора в 60-70-х гг. XX века выяснилось, что конструкция была следующей. Перед закладкой фундаментов были забиты дубовые сваи-коротыши (колья длиной 100-130). Фундамент заложен на 4,0 м ниже уровня современного пола, его основание получило в сечении овальную форму. К XVII-му веку из-за гниения свай и переуплотнения грунта под тяжестью здания произошла неравномерная осадка фундамента, что вызвало деформацию несущих и ограждающих конструкций собора. Особенно пострадал северо-восточный угол, "отделившийся" от здания собора. Именно эти деформации и потребовали новых кованых связей и других противоаварийных мер.
Стены собора возводились из белокаменных, хорошо обтесанных блоков на извести с забутовкой внутри кладки. "Черный" пол выполнен из кирпича (для экономии не всегда цельного), а "чистый" — из белокаменных плит ромбовидной формы толщиной 17 см. Наиболее ответственные элементы здания - подпружные арки, своды и барабаны - сложены из кирпича (карнизы белокаменные). Размер фиоравантиевского кирпича (28х16х7 см) Из кирпича внутренние круглые столбы, облицованные белокаменными блоками в 30 см толщиной. Кирпич использован и для алтарной преграды, покоящейся на специальных кирпичных арках, которые, в свою очередь, опирались на пилоны и внешние стены, что обеспечивало устойчивость преграды при осадках здания. Невысокие кирпичные стены разделяют северную часть алтарного пространства на жертвенник и Петроверигский придел. Металлические кованые связи скрепляли подпружные арки и своды в их основании. Использование кирпича наряду с белым камнем в наиболее сложных конструктивных элементах (арки, своды, барабаны, столбы) ускоряло строительные работы и придавало конструкциям большую надежность. Стены и своды над западной папертью сложены из другого, большемерного кирпича (30х14.5х8 см, а также 22х11х5 см). Возможно, они сложены позднее. (См. статью Федорова)
Смешанная техника (из белого камня и кирпича) построения собора позволяет предположить, что собор с самого начала был беленым. Однако в 1894-1895 годах при реставрации стены собора были очищены механическим способом, а швы или выветрились, или разрушились при чистке, после чего их вынуждены были зачеканить входившим тогда в моду цементом. Сейчас мнения исследователей о том, был ли первоначально собор побелен, расходятся.
Нижний свет Успенского собора состоит сейчас из десяти окон четверика и семи окон алтарных полукружий. В центральной части западного фасада Аристотелем было устроено еще одно - восемнадцатое - окно нижнего света. Впоследствии это окно вместе с фрагментом аркатурно-колончатого пояса, в котором оно заключено, оказалось под кровлею западной паперти. Это единственное из окон нижнего света, не подвергшееся впоследствии (во время большого ремонта 1683 года) растеске. Первоначальный вид окон был восстановлен К.М. Быковским во время реставрации 1894-1895 гг. Но если соответствие внешнего вида первоначальному у окон основного четверика не вызывает сомнений, то вид окон апсид вызывает споры (см. статью В.В. Кавельмахера.)
Своды Успенского собора представляют особый интерес - двенадцать равновеликих частей были перекрыты: пять - барабанами, семь - крестовыми сводами. В архитектуре великокняжеской Москвы крестовые своды были применены Аристотелем, по-видимому, впервые, хотя домонгольская Русь их знала. В.В. Кавельмахер предполагает, что по первоначальному замыслу Фиораванти до XVII века своды собора вообще не имели подпружных арок, свободно перетекая из одной части в другую. В качестве доказательства он приводит то, что во время реставрационных работ по расчистке живописи было заметно, что большинство существующих сейчас подпружных арок отсело от сводов и в образовавшиеся щели виден покрытый живописью левкас. Различимые при этом элементы живописной композиции ясно говорят, что живопись свода в какой-то период времени не имела разгранок и что свод в архитектурном и живописном отношении понимался как единый и был расписан наподобие плафона. Во время ремонта в XVII веке своды были усилены подпружными арками и в них были вложены дополнительные связи.
В настоящее время Успенский собор вместе с куполами и алтарными полукружиями покрыт медными кровлями по металлическому каркасу из полосового железа кузнечной работы. Тип покрытия приближается к позакомарному, однако все соборные кровли имеют искусственное повышение к центру для лучшего отвода воды. Под кровлями - обширные чердаки. Эти кровли, за исключением несколько раз менявшегося самого медного покрытия, относятся к 1683 г.
История памятника. Конец XV века - XVI век
Первые фрески появились в соборе через два года после построения храма, в 1481 г.. когда были расписаны алтарная преграда, Петроверигский и Похвальский приделы. В 1513-1515 гг. храм был украшен росписью полностью. ("и совершена подпись достиже месяца августа в 27 день"). Часть росписей 1481 г. дошла до наших дней, фрески же начала XVI века были полностью переписаны в 1642-1643 гг. Однако содержание фресок не изменилось: согласно царскому указу были повторены первоначальные сюжеты фресок, снятые "на образцы".
Успенский собор, будучи кафедральным, с самого начала играл видную роль в идейно-политической жизни Москвы и всего Российского государства. Уже вскоре после его постройки он стал местом коронации русских государей. Здесь в 1498 г. Иван III короновал великим князем внука Дмитрия (сына Ивана Ивановича Молодого и Елены Волошанки) в обход своего старшего сына Василия от Софьи Палеолог. Хотя впоследствии, в самом начале XVI в., Иван III и отстранил Дмитрия от политической жизни, склонившись в пользу Василия, однако разработанный в 1498 г. по византийскому образцу пышный ритуал коронации продолжал существовать, а в дальнейшем лег в основу коронации Ивана IV в 1547 г. царским венцом.
В Успенском соборе происходило и рукоположение митрополитов. Наиболее ранний сохранившийся документальный источник - акт поставления митрополита Иоасафа - датирован 1539 г. В 1589 г. в Успенском соборе константинопольским патриархом Иеремиею был поставлен первый в России патриарх Иов. В Успенском соборе погребены митрополиты и патриархи, за исключением подвергшихся ссылке, лишенных митрополичьего (в дальнейшем патриаршего) престола либо самовольно его оставивших.
Большую часть доходов собора составляли пожертвования, которые делались, в основном, на поминовение своей души. Наиболее ранняя сохранившаяся запись помещена под 7029 (1520) г., когда "преставися раб божий Федор Вепрь Васильев сын Антонова", приказав накануне своей смерти дать в Успенский собор протопопу Афанасию "з братнею" 100 рублей. Поминовение в Успенском соборе было почетным, в Синодик Успенского собора ряд лиц пытались попасть в обход существующих правил. Так в Синодике XVII века на полях сделана пометка проитв рода Андрея Стефанова - "по сих родителех не дано ничего, а поминают даром со 121 году (1613), а записаны за посул (то есть за взятку)". Изменения в Синодике производились и по указанию государя. Клирики Успенского собора в угоду Ивану IV даже пошли на фальсификацию линии престолонаследия, изъяв из него "память" старшему сыну Ивана III от Елены Волошанки велиокому князю Ивану Ивановичу и Дмитрию - внуку. Сделано это было путем подчистки отчества Ивана Ивановича в "вечной памяти" ему: "Благоверному христолюбивому великому князю Иоанну Иоанновичу" и надписи по счищенному - "Васильевичу".