Среди немногих памятников годуновской эпохи – четырёхъярусная колокольня Корнилиева Комельского монастыря (1598–1604 гг., зодчий инок Матвей, не сохранилась), по мнению исследователей, одна из первых увенчанная шатром, с поясом кокошников в основании. Первым каменным храмом Вологды, его главной святыней и градостроительной доминантой стал собор в честь Святой Софии, Премудрости Божьей. В 1568 г. Иван Грозный «повелел соборную церковь Софийскую во имя успения пресвятой Богородицы поставить внутри города у архиерейского дому и сделаша в два года» (Полное собрание русских летописей, том 37). Возведение собора как главного здания предполагаемой опричной столицы и резиденции государя («Насон-города», поскольку в день закладки города, 28 апреля 1566 г., праздновалась память апостолов Иасона и Сосипатра) определило и перенесение в город епархиального управления. В 1570 г. строительство было приостановлено (предание связывает это с неудачной инспекцией работ Иваном Грозным, когда ему на голову из свода упал кирпич). Лишь в царствование Фёдора Ивановича Антонием, епископом Вологодским и Великопермским, был освящён придел во имя Иоанна Предтечи (1587 г.), а вскоре и главный престол. Храм, пострадавший в Смутное время (1612 г.), был восстановлен, и в 1613 г. повторно освящены оба престола; в 1621–1622 гг. установлен новый иконостас. К моменту завершения ремонтных работ, в 1627 г., это был трёхпрестольный пятиглавый храм (третий престол был освящён во имя Феодора Стратилата). Собор Святой Софии возводился по образу Успенского в Московском Кремле, но с учётом новгородских традиций. Большую строгость придаёт храму отсутствие декора, стены разделены лишь узкими пилястрами, три алтарные апсиды – полуколоннами, фасады завершены закомарами. Пятиглавие на цилиндрических барабанах смещено на восток. Высота от фундамента до верха креста средней главы – 59,6 м. Крестовые своды поддерживаются шестью четырёхгранными столпами. Алтарная часть с двумя восточными главами отделена от основного объёма каменной стеной. Храм освещён узкими, удлинёнными окнами. С 1560 гг. у кафедрального собора формировалось архиерейское дворище – комплекс сооружений Вологодских архиепископов; собор стал усыпальницей Вологодских архиереев. Первая половина XVII в., после Смутного времени, отмечена преимущественно монастырским строительством. К 1630 гг. было восстановлено разрушенное хозяйство Кириллова Белозерского монастыря. Над гробом князя Фёдора Андреевича Телятевского артелью сельских каменщиков из вотчины Кириллова монастыря во главе с Яковом Костоусовым была выстроена церковь во имя Епифания Кипрского (1645 г.).