Исследователям неизвестно, о каком храме идёт речь в договоре от 17 сентября 1702 г. об изготовлении иконостаса в новопостроенную церковь, т.к. к тому моменту церковь ещё даже не разобрали. В июне 1709 г. архимандрит монастыря Феофилакт в донесении царю Петру I сообщал о том, что строительство храма ещё не окончено «недостатка же ради железа и прочих припасов». В недатированном доношении архимандрита сообщалось, что в том же году «на достроение церкви Спасского монастыря» взято взаймы «извести государевой двести бочек». Таким образом, исследователи полагают, что сохранившийся Спасский собор был построен в 1710 гг. В 1721 г. его восьмерик рассматривался уже в качестве архитектурного образца. В документах 1710–1730 гг. упоминается придел во имя великомученика Феодора Тирона в Скорбященском храме (возможно, он существовал уже в храме 1660 г., т.к. великомученик Феодор мог быть тезоименит строителю храма князю Ф.Ф. Волконскому). Собор вновь пострадал во время пожара Москвы 1737 г.; после завершения ремонтно-строительных работ под руководством архитектора Ивана Фёдоровича Мичурина был освящён 15 июля 1742 г. Новгородским и Великолуцким архиепископом Амвросием (Юшкевичем) в присутствии императрицы Елизаветы Петровны. Во время ремонта с запада и севера под папертью было устроено два этажа келий для студентов академии. Храм является одним из классических образцов петровской архитектуры Москвы, которая соединила формы доминировавшего в русском зодчестве с середины 1680 гг. нарышкинского стиля с только что начавшим проникать из Европы (решающую роль сыграло Великое посольство 1697–1698 гг.) барокко, в основном, в его скромном протестантском изводе. Нижний храм имеет традиционную для XVII в. планировку (четверик, алтарь с тремя апсидными полукружиями, трапезная); четыре столба в западной части основного объёма были установлены, как полагают исследователи, при надстройке верхнего храма, который представляет собой четверик, увенчанный двумя восьмериками, меньший из них несёт небольшую главку. Собор Заиконоспасского монастыря является одним из первых храмов Москвы, в котором применён так называемый малый восьмерик – значительно уступающий четверику по ширине и опирающийся не на стены четверика, а на возведённые над ними своды. Центральные прясла четверика, фланкированные пилястрами, сильно выступают из плоскости стен, придавая объёму крестообразный характер; выступы завершены полуциркульными фронтонами (так называемыми полуглавиями), зрительно облегчающими переход к восьмерику. Подобную роль играют и малые полуглавия, и четыре люкарны, устроенные в своде нижнего восьмерика. Нижняя часть четверика окружена крытым гульбищем, проходы, ограниченные лёгкими балюстрадами, устроены также по краям четверика и в основании нижнего восьмерика (в последнем случае не только снаружи, но и внутри). По архитектуре храм близок к ряду московских храмов петровского времени, в первую очередь, к церкви Иоанна Воина на Якиманке (1709–1717 гг.) и собору Варсонофиевского монастыря (1709–1714 гг., освящён в 1730 г., не сохранился). Некоторые исследователи считали, что архитектором храма был Иван Петрович Зарудный (эта точка зрения не получила документального подтверждения и не может быть принята исследователями).