Версия о кардинальной перестройке храма в XVIII в., озвученная в 1949 г. Петром Николаевичем Максимовым, в последнее время не находит поддержки. Размер кирпичей, из которых было сложено здание, разобранное в начале 1930 гг., тот факт, что на них не было клейм, а также отсутствие традиции копирования объёмно-пространственной структуры церковных зданий при их перестройках в XVIII в. позволили современным исследователям предполагать, что «в 1930-х гг., по-видимому, разобрали собор, построенный в XVI в., неоднократно отреставрированный и не сохранивший в своих частях никаких остатков храма XIV в., за исключением вторично использованных деталей». В 1812 г. в соборе были укрыты священные предметы из других церквей, и, хотя он был разграблен, основные ценности удалось сохранить. В 1817 г. собор был обращён в ружную церковь и приписан к дворцовому храму Спаса Нерукотворного. В то время существовало четыре придела: мучеников Гурия, Самона и Авива; святителя Спиридона; архангела Михаила; Трёх святителей. На плане Москвы Комитета городского хозяйства, выполненном Н. Белоусовым в 1849–1850 гг., собор показан в центре сильно уменьшившегося в размерах и полностью замкнутого двора (около 46×59 м). Изменения были связаны со строительством нового Большого Кремлёвского дворца – стены храма отстояли от стен дворца не более чем на 25 м. Работы по восстановлению собора проводились в 1855–1863 гг., тогда же храм был «расписан иконописцем Рогожкиным по образцу Ярославской соборной церкви Иоанна Предтечи» и затем заново освящён Московским митрополитом Филаретом (Дроздовым). После обновления 1863 г. верхние приделы получили освящения: северный – во имя мученика Прокопия, южный – во имя святителя Стефана Пермского; придел Трёх святителей остался невосстановленным и использовался в качестве служебного помещения. В начале ХХ в. предпринимались попытки обнаружить погребение Стефана Пермского, в ходе которых были выявлены фрагменты скелета. В 1917 г. здесь было несколько местночтимых икон: чудотворная икона Всемилостивого Спаса в древнем окладе, покрытая слюдой, которая принадлежала, по преданию, супруге великого князя Ивана III Софии (Зое) Палеолог и была привезена ею из Рима (хранилась на аналое в стеклянном кивории); храмовая икона XVI в. «Преображение Господне»; принесённая из Боголюбова Боголюбская икона Божьей Матери; иконы «Собор архангелов Михаила и Гавриила», «Похвала Пресвятой Богородицы». Собор был разрушен в 1933 г. при объединении двух залов Большого Кремлёвского дворца (Александровского и Андреевского) в один зал заседаний Верховного Совета СССР и РСФСР (проект архитектора Иллариона Александровича Иванова-Шица). В 1997 г. при работах во дворе Большого Кремлёвского дворца были обнаружены фрагменты фундамента западной стены притвора храма. Кладка, белокаменная, с использованием гранитных валунов и кирпича, датируется Т.Д. Пановой XVIII в. В фундаменте были обнаружены блоки вторичного использования с резьбой XIV в. Также были найдены два захоронения, датируемые XIV–XV вв. К 2017 г. была воссоздана архитектурная копия собора: его внешние формы в том виде, как они сложились после поновлений XVIII в., повторены в облике церкви во имя священномученика Владимира (Богоявленского), митрополита Киевского, в городе Королёве Московской области.