Придел был устроен в память о разорённой в Смутное время (начало XVII в.) приходской церкви Воскресения Христова села Небылого, которая, несмотря на челобитные крестьян, так и не была восстановлена. В 1863 г. Успенский храм находился в аварийном состоянии, хотя неоднократно проводились ремонтные работы (1788, 1818–1819, 1824, 1831 и 1847 гг.). К 1865 г. он был вновь отремонтирован (Отдел письменных источников Государственного исторического музея, Государственный архив Владимирской области). В 1860 гг. в храме были заложены входные пролёты, и вместо них сооружена паперть. В 1875 г. по распоряжению епархиального начальства в Успенский собор из Спасской церкви был перенесён придел во имя преподобного Космы, т.к. его мощи покоились под спудом собора, и первый посвящённый ему придел сооружён в XVII в. именно в этом храме. В 1889 г. придел был перенесён в алтарь церкви, в стене был устроен жертвенник (Российский государственный архив древних актов, Государственный архив Владимирской области). В описи 1665 г. впервые указана святыня обители – гробница над пребывавшими под спудом мощами преподобного Космы у южных дверей Успенского собора. На гробнице лежал шитый золотом и серебром покров с образом преподобного. Над ней находилась икона преподобного Космы в медном окладе с серебряным венцом, украшенным 13 камнями. Некоторые историки предполагают, что гробница, покров и иконы были перенесены в новую каменную Успенскую церковь из упразднённой и разобранной (при строительстве каменного собора в середине XVII в.) церкви святой Параскевы Пятницы. В XIX в. покров почитался как самостоятельная икона и находился в Никольской церкви; ещё до 1917 г. он поступил в епархиальный музей – Древлехранилище братства князя Александра Невского, а в начале XX в. – во Владимирский губернский музей. В 1746 г. по указу Синода было проведено вскрытие гробницы, но она впоследствии оставалась на своём месте. В описи 1763 г. указана «у южных дверей рака преподобного чудотворца Козмы Ахренского, на ней дска во имя его, писана краски, венец и цата серебряные резные... При гробнице решетка железная, позолочена; над ракой образ Пресвятой Богородицы Казанская с Превечным Младенцем, писана краски на золоте... У подножия раки образ чудотворца Козмы...» (Российский государственный архив древних актов). В 1766 г. на гробницу были изготовлены резные «клейма». В описи 1871 г. сообщается, что «над ракой преподобного Космы сооружена новая болдахинь». Четырёхъярусный иконостас Успенского храма, по описи 1665 г., состоял из местного ряда, 16 образов Деисусного чина, 12 праздников и 20 пророков и праотцев. В 1671 г., при игумене Митрофане, был поставлен иконостас, состоявший из 62 икон. В сентябре 1798 г. установлен новый иконостас. Иконы были приобретены после упразднения Всехсвятской церкви, приписанной к Переславскому архиерейскому дому Переславской епархии. Старый иконостас Успенского собора был продан в храм села Брутовского Владимирского уезда. Новый иконостас был установлен после ремонта собора, проведённого в 1865–1867 гг. на собранные пожертвования, резьба вызолочена на полименте червонным золотом. Иконы обновляли в 1880–1882 гг., последний раз – в 1906 г., когда в храме было устроено «духовое отопление» (Государственный архив Владимирской области, Владимирская губернская учётная архивная комиссия, 1900 г.).