К востоку от собора рядом с алтарём в 1670 гг. на средства главных ктиторов князей Лобановых-Ростовских была построена усыпальница – небольшое прямоугольное в плане здание с лопатками на углах, профилированным цоколем и карнизом с поребриком, перекрытое сводом с двухскатной кровлей и главкой. Сооружение имело два окна, вход был с юга. В конце XVII в. вместо разобранной звонницы с юго-запада к собору была пристроена шатровая колокольня (её основание обнаружено при исследовании памятника). Никольский придел из собора был перенесён в храм Иоанна Златоуста. Одновременно пристройку с юга удлинили вдоль всего южного фасада собора, а северный фасад по всей длине закрыли пристройкой. В первой четверти XIX в. в этих пристройках освящены приделы: в 1814 г. «усердием генерал-майорши Анастасии Фёдоровны Салтыковой» – придел в честь Сошествия Святого Духа на апостолов, в 1820 г. на пожертвование купца Семёна Логиновича Лепёшкина – придел во имя Димитрия Ростовского. В 1859 г. приделы перестраивали. Во время перестройки в стенах собора были пробиты четыре арки и расширены три портала. В усыпальнице Лобановых-Ростовских, надстроенной вторым этажом, разместили соборную ризницу. В самом начале ХХ в. по проекту Фёдора Осиповича Шехтеля с запада от собора была возведена в стиле древнерусской архитектуры пристройка, существующая и ныне. Таким образом, окружённый многочисленными пристройками с конца XVII в. до начала ХХ в. древний собор, особенно его нижняя часть, в значительной мере утратил свой первоначальный вид. По свидетельству Ивана Фёдоровича Токмакова, в соборе находились серебряный с мелким жемчугом крест 1661 г., Евангелие в серебряно-вызолоченном окладе, украшенном жемчугом и драгоценными камнями – вклад стольника Фёдора Яковлевича Собакина; серебряное кадило – вклад Ивана и Александра Ивановичей Лобановых-Ростовских по своим родителям; парчовые ризы, по преданию присланные в 1740 г. императрицей Анной Иоанновной по случаю рождения императора Ивана VI Антоновича. В ризнице хранились несколько документов XVII в., относящихся к хозяйственной жизни монастыря. В трапезной пристройке собора сохранялось несколько надгробных плит, две из них – над могилами Долгоруковых (обе сохранились). В 1923 г. Богородице-Рождественский собор был закрыт, в нём с конца 1920 гг. располагались клуб, жилые помещения, Музей-институт истории химии ВСНХ, ведомственный архив, ВНИИпромгаз, музей МАРХИ. Собор конструктивно не перестраивался. Внутри его был устроен второй этаж с деревянными перекрытиями.