Устройство перехода от четверика к восьмерику: в углах четверика расположены разгрузочные арки (ряды тройных кокошников, из которых вырастает восьмигранный столп). Переброшены с опоры на опору и стянуты кольцом кованых железных связей.
Шатер выложен из кирпича с выступом каждого последующего ряда по отношению к предыдущему. Грани нижнего объема отделаны пилястрами в духе раннего Возрождения и украшены белокаменными тягами в виде «бриллиантового руста».
С шатром были применены пристенные пилоны. Это позволило построить огромное здание с «летящей» архитектоникой. По низу шатра проведен ряд кокошников, стены галереи и лестницы не гладкие. В здании есть «ренессансные» элементы.
Устройство светового шатра, восьмерика и двойных угловых оконных проемов в четверике создает равномерную освещенность внутреннего пространства.
Внутреннее помещение храма с большой толщиной стен, занимающих 2/3 площади застройки, составляет около 100 кв.м. Внутри каменный шатер на 2/3 его высоты завершен сомкнутым сводом. Отсутствие росписей подчеркивает простоту и скромность интерьера.
Большая высота и обилие света создают впечатление легкости и воздушности внутренней площади. Освещенность усиливается за счет особого устройства окон: снаружи, по углам четверика, они расположены на соседних гранях, а внутри два окна сходятся в одно, занимающее весь угол. Создается игра света - от ослепительно-яркого до затененного.
Внутри церкви преобладает белый цвет. Реставрационными работами установлено, что этот цвет присутствовал в храме изначально. В помещении прекрасная акустика.
Первоначально пол церкви был выложен красными и черными треугольными керамическими плитками, уложенными "конвертом", а в XIX веке был покрыт квадратными каменными плитами.
Знаменитый французский композитор Гектор Берлиоз был потрясен зрелищем храма: "Ничто меня так не поразило, как памятник древнерусского зодчества в селе Коломенском. Многое я видел, любовался, многое поражало меня, но древнее время в России, было для меня чудом из чудес. Я видел Страсбургский собор…стоял вблизи Миланского собора…А тут передо мной предстала красота целого. Во мне все дрогнуло. Это была таинственная тишина. Гармония красоты законченных форм. Я видел новый вид архитектуры. Я видел стремление ввысь, и долго я стоял, ошеломленный".
Высокий шатер служил наблюдательным пунктом. С его верха хорошо виден другой пункт - шатровая церковь в дворцовом селе Остров, вниз по реке в 14 км. Из Острова наблюдатели следили за вершиной громадного Боровского кургана на берегу Москвы-реки у села Чулкова - оттуда дали вплоть до Бронниц.
Цепь наблюдательных постов непрерывно тянулась к южной границе. Если наблюдатели замечали внезапное появление татар, то давали об этом знать соседним постам, зажигая костры. Так тревожная весть мгновенно долетала до Москвы. Специально для наблюдателя под главой церкви, в барабане купола, было небольшое помещение. Попадали в него по лестнице, проложенной в толще стен к основанию шатра, а оттуда наверх по металлической лестнице-стремянке, спускающейся от креста.
И вся красота поднебесная
Градостроительная модель средневековой Москвы - «Третий Рим», единственная наследница Византии, богоизбранная держава, призванная сохранить Православную Церковь.
В этой модели великокняжескому Коломенскому отводилась особая роль – символизировать иерусалимскую Елеонскую гору, на которой совершилось Вознесение Господне. В отличие от Иерусалима, ось храма развивалась не на Восток, а на юг – от Кремля в Коломенское через Замоскворечье. Храм в Коломенском отстоит от Кремля на том же расстоянии «дневного пути», как Елеонская гора отстоит от Иерусалима.
Архитектура белоснежного, стройного, граненого, как кристалл, храма, взмывающего в небо на высоком берегу Москвы-реки, символизировала Вознесение Господне.
При Борисе Годунове Вознесенский храм в Коломенском был самым высоким сооружением Москвы. Храм подчеркивал роль московских государей и всего государства Российского как оплота и защиты Православной Церкви согласно идеологии «Третьего Рима». Огромная высота храма дала свободу внутреннего пространства. Оно создавало ощущение свободного вознесения взоров и душ, устремленных к небу.
В нем выражалась самобытность России как самостоятельной православной цивилизации. В христианской традиции шатровая сень как образ Божественной благодати возводилась над священным местом, символизируя его богохранимость и нисходящую на него благодать Божию.
Одноглавие шатрового храма символизирует Христа как Главу Церкви. Храм словно сам становился столпом Церкви и веры.
Видят в нем русскую молитву в камне. Вознесенский храм сравнивают с мощным деревом, вросшим в землю крепкими корнями, символизирующим райское «древо жизни» и древо великокняжеского рода.
Спорят о шатровой архитектуре. Кто считает шатер национальным стилем, родившемся из деревянного русского зодчества. Кто видит итальянские, полоцкие, татарские истоки. Есть объяснение: увеличение московского населения требовало храмы, которые могли бы вместить больше народу, внутренние столбы мешали, поэтому зодчие возводили первые бесстолпные храмы, где кровля опирается прямо на стены.
Исследование памятника и реставрация
Первоначальное убранство интерьера не сохранилось.
Пол церкви из керамических треугольных белых и серых плиток утрачен в 1570-е годы. При ремонте XVI века первоначальные плитки перевернуты поврежденной лицевой стороной вниз, обнажились неполитые белым ангобом задние стороны. Так появились «красные» плитки. Дополнительно к ним, использованным вторично, были сделаны толстые плитки серого и чёрного цвета. Одновременно появились, сохранившиеся до настоящего времени, царские врата.
В XVII веке поновляют иконы в иконостасе и небольшую фреску на восточном фасаде над «царским местом». По упоминаниям были здесь образа Вселенских святых, Московских чудотворцев, Саваофа. Роспись сохранялась нетронутой до 1884 года. Когда фрески были уничтожены, на их месте, на стене, обитой цинковыми листами, появилась масляная живопись.
Следующий ремонт проводили в 1766—1767 годах. Сняты ренессансные белокаменные резные капители со столбов второго яруса галерей. Сделаны парапеты с ширинками. Появился кирпичный пол «в елку». В основание сени «царского места» уложены верхом вниз сохранившиеся резные блоки от капителей. На ренессансных капителях водрузили новый кирпичный парапет с белокаменными гранеными столбиками и плоской крышкой, не заслонявшей оконного проема над «царским местом».
В 1836 году над «царским местом» появилась бочка с гипсовым орлом, кованая решетка и гипсовые детали на парапете. Бочка закрыла половину окна, скрыв первоначальный замысел.
Историко-архитектурную оценку сделал архитектор Н. А. Шохин. В 1866—1867 годах в южной грани верхнего восьмерика был сделан пролом и дверь. Разобрана первоначальная белокаменная глава и сделана более плоская из металла по железному каркасу. Лестница-стремянка снята с основания креста и пропущена через новый пролом внутрь верхнего восьмерика.
В 1873 году перелицованы новым кирпичом (клейма «ШМ») стены подклета, настелены новые полы на папертях из больших аршинных белокаменных плит. Переделаны крыши над папертями. В качестве материала - доски и брус, взятый от разобранного в 1872 году дворца Александра I. При строительстве дворца в 1825 году материал использовали от разборки дворца Екатерины II, в который попали материалы от дворца Алексея Михайловича.
В 1914—1916 годах первые реставрационные работы и археологическую разведку территории провел архитектор Б. Н. Засыпкинку. Выполнил обмеры фрагментов памятника, фотофиксацию деталей и работ. В 1915 году раскрыл ценные архитектурные детали церкви: северный портал и «царское место». Перелицован шатер большемерным кирпичом (с клеймами «1914»). Памятник в целом обмерял и архитектор И. В. Рыльский.
Серьёзное изучение памятника стало возможным с началом реставрационных работ, проводившихся в 1970-80 годах под руководством Н. Н. Свешникова.
Проводилось археологическое исследование территории под руководством археолога Л. А. Беляева. В 1970-е годы был снят культурный слой высотой до 1 м. В 1990-м году были вырыты 3 археологических шурфа. Обнаружили свыше 400 фрагментов резьбы от капителей столбов и порталов церкви.
Опасение вызывает состояние памятника, стоящего на оползневом берегу. В 1970-е годы под видом укрепления берега строили бетонную набережную для повышения уровня воды в целях судоходства. Засыпали грунтом древние родники. Берег заболотился, образовались промоины на 2 м выше родников. Крупные оползни под церковью были в 1981 и 1987 годах.
Вся церковь расколота осевыми трещинами на четыре блока. Вместо серьезного изучения состояния памятника залицевали трещины кирпичом. По сведениям главного архитектора О. Ягунова в 2003—2007 годах для перелицовки было использовано 40 тысяч штук кирпича. Вся информация о работах на церкви Вознесения за 2001—2007 годы закрыта.
Деревянные конструкции крыш над папертями (использованные от разобранных коломенских дворцов) полностью уничтожены при последней «реставрации» в 2002—2005 годы без исследования и фотофиксации.
В 2004 году были получены данные о состоянии платформы, свай, и грунтов. Установлено удовлетворительное состояние фундаментов, зафиксировано незначительное отклонение от центральной оси памятника.
Проведены работы по устройству пристенного дренажа, восстановление и консервация архитектурного убранства на период постройки памятника.
После устройства дренажа, влажность внутри подклета понизилась в 10 раз. Угроза сохранению конструкции нижней части храма устранена.
Были найдены предметы быта, нательные крестики, поделки из глины, фрагменты резьбы по белому камню. Была обнаружена татаро-монгольская стоянка XIII века.