Опись 176З года добавляет к этому паперть, обходившую храм с трех сторон, и переходы, которыми он соединялся с другими монастырскими зданиями. Нужно учитывать, что между 1600-м и 1763 годами произошло несколько крупных пожаров, после которых вид церкви изменялся. Например, переделывали ее в 1679 году по указу царя Федора Алексеевича. Перестраивался собор и в 1771-м, 1779 годах. В 1775—1778 годах в храме «возобновлено» было древнее стенное письмо с позолотой, реставрированы образа и иконостас, приделаны к храму три каменных крыльца. Окончательный, вновь «одноглавый» вид церкви установился к 1814 году. Последний раз собор был реставрирован в 1848—1849 годах МД Быковским.

Несмотря на все переделки, храм выглядел даже старше своих лет, вызывая ассоциации с соборами домонгольской Руси. Аркатурно-колончатый пояс посреди стен — явный архаизм, вероятно, сознательный, в подражание домонгольским памятникам или Успенскому собору. Храм украшали резные порталы необычайно тонкой работы, а также редкий керамический фриз. Сноповидные капители портала храма аналогичны сохранившимся на портале собора XV века в подмосковном Волоколамске. Основание барабана центральной главы окружал ряд кокошников. Полукруглые закомары на фасадах были украшены настенной живописью. Система конструкций чудовского собора, по мнению реставратора П.Д. Барановского, была уникальной для Москвы, повторяясь только в храме Крутицкого подворья.

Интерьер собора украшали древний пятиярусный иконостас 1б2б года и фрески середины XVI века, в алтаре над престолом находилась уникальная деревянная резная позолоченная сень, сделанная в 1641 году мастером Петром Ремизовым. Она изображала верх храма о 12 главах (ныне находится в кремлевском соборе Двенадцати Апостолов). По образцу чудовского иконостаса был в 1684 году выполнен нижний ряд иконостаса Успенского собора в Кремле. Известна, увы, единственная фотография интерьера собора, сделанная в 1889 году знаменитым русским фотографом XIX века И.Ф. Барщевским.