Сигизмунд фон Герберштейн отмечал в первой четверти XVI в., что в Вологде «епископы Перми имеют своё местопребывание, но без власти», о коми-зырянском и коми-пермяцком населении австрийский посол писал, что «до сих пор ещё повсюду в лесах многие из них остаются идолопоклонниками, и монахи и пустынники, отправляющиеся туда, не устают отвращать их от заблуждений и ложной веры». В Вологде архиерейское подворье до 1560 гг. находилось в районе Ленивой площадки на реке Вологде. В 1565, 1566 и 1568–1571 гг. в Вологде жил Иван IV Грозный. По его приказу в 1566 г. к юго-востоку от Ленивой площадки заложили новый кремль. В 1568 г. в нём началось строительство собора во имя Святой Софии. До освящения Софийского храма главной в Вологде была церковь Воскресения Христова на Ленивой площадке, где был погребён епископ Киприан. В новом кремле для Великопермского епископа было построено деревянное подворье; в середине XVII в. на месте архиерейского двора близ Софийского собора находились храм во имя Стефана Пермского, кельи архиерея, хозяйственные сооружения. С конца 1560 гг. Вологда стала постоянным местом пребывания архиерея, к началу XVII в. шведский резидент Пётр Петрей де Ерлезунда писал, что в Вологде было четыре наиболее важные церкви, «при которых живёт епископ», архиерей совершал торжественные богослужения не только в соборе Святой Софии, но и в храме во имя святителя Николая. В результате присоединения Вологды в Вологодскую епархию вошли крупные монастыри, в частности, Спасо-Каменный в честь Преображения Господня (основан в XIII в.), Димитриев Прилуцкий в честь Происхождения Четных Древ Креста Господа (основан в 1371 г.) и др. В 1503 г. в Прилуцкий монастырь был принесён образ Димитрия Прилуцкого, написанный Дионисием. В Вологде икону встречал епископ Никон. В память об этом событии 3 июня было установлено местное празднование, совершался крестный ход из собора в Прилуцкий монастырь. В XVI–XVII вв. на территории епархии активно развивалась монашеская жизнь, было основано значительное число монастырей и пустыней, преимущественно в Вологодском, Грязовецком и Кадниковском уездах. Обители были небольшими, как правило, они получали земли или ругу от московских великих князей (обычно располагались на их землях), бо́льшая их часть закрылась в 1764 г. Наиболее значительными были Корнилиев Комельский и Арсениев Комельский монастыри. Собор 1589 г. утвердил перенос кафедры из Усть-Выми в Вологду. Кафедра была возведена на степень архиепископии, утверждён титул архиерея – архиепископ Вологодский и Великопермский. Архиерейский двор в Вологде назывался Софийским, а служившие епископам бояре, дворяне и дети боярские – софиянами. Они подчинялись тиуну, которого избирали с благословения архиерея на один год. Помимо владений кафедры в Вологодском уезде софияне управляли сёлами и деревнями, принадлежавшими вологодскому архиерейскому дому за пределами Вологодской епархии, в частности, подмосковными сёлами Городище и Никольское. Вологодским архиереям служили князья Дябринские, дети боярские Патрикеевы, Немцовы, Палицыны, Брянчаниновы, Ефремовы, Болтины, Озеровы, Кудрявцевы, Рагозины, Хомутовы и др. В некоторых случаях вологодские владычные дети боярские призывались на царскую службу, например, в Смутное время.