Богослужения в монастыре возобновились после освящения собора 31 декабря 1620 г. Грамотой от 9 марта 1652 г. Дмитровский монастырь с вотчинами был пожалован царём Алексеем Михайловичем Новгородскому митрополиту Никону (впоследствии патриарх) и приписан к новгородскому Софийскому дому в качестве подмосковной резиденции. В 1664 г. по челобитной братии, вкладчиков, посадских и дворян царю Алексею Михайловичу обители была возвращена самостоятельность в управлении и подчинённость в церковных делах Патриарху Московскому и всея Руси. В 1724–1726 гг. Дмитровский монастырь был вновь приписан к Новгородскому архиерейскому дому. Указом царя Фёдора Алексеевича 1682 г. Дмитровский монастырь предполагалось приписать к Заиконоспасскому московскому мужскому монастырю для материальной поддержки основанной Славяно-греко-латинской академии. Однако вплоть до кончины царя 27 апреля 1682 г. указ не был подписан и скреплён печатью, а следовательно, утратил законную силу. После ликвидации Синодальной области Дмитровский монастырь с 1744 г. находился на территории Переславской епархии, а с мая 1788 г. – Дмитровского викариатства Московской епархии. По штатам 1764 г. Дмитровский монастырь был причислен к третьеклассным. 5 июля 1891 г. Дмитровский монастырь посетил московский генерал-губернатор великий князь Сергей Александрович с супругой великой княгиней Елизаветой Фёдоровной. В начале XX в. при Дмитровском монастыре существовала церковноприходская школа. Первый каменной постройкой в Дмитровском монастыре стал собор во имя Бориса и Глеба. По надписи на плите на фасаде собор иногда датировали 1537 г. или до 1537 г. До конца XIX в. эта надгробная плита не упоминается и, как полагают исследователи, была найдена и вделана в стену собора при его реставрации под надзором Ивана Павловича Машкова в 1901–1902 гг. С.А. Гаврилов датировал памятник в пределах первой половины XVI в., А.В. Яганов – серединой XVI в., но в последнее время склоняется к более широкой датировке, от 1520 до 1550 гг. Четырёхстолпный одноглавый собор с тремя полуциркульными апсидами построен из кирпича; перекрытый кирпичными крестовыми сводами подклет – белокаменный. К 2007 г. собор имел одну световую главу; до середины XVIII в. – вторую глухую главу над находившимся в южной апсиде приделом в честь Вознесения Господня. В интерьере господствует высокое подкупольное пространство. Собор перекрыт коробовыми сводами, имеет пониженные подпружные арки, которые получили более широкое распространение в русской архитектуре, чем повышенные, именно в 1540 гг.; их наличие в соборе Дмитровского монастыря исследователи объясняют ориентацией его строителей на образец – дмитровский городской Успенский собор (1507–1511 гг.), близкий по архитектуре к Архангельскому собору Московского Кремля (1505–1508 гг., итальянский мастер Алевиз Новый).