В 1920 гг. ценности монастыря были конфискованы, приход закрыт. Спасский собор и Трапезная палата были взяты на учёт Музейным отделом Главнауки Наркомата просвещения. В 1930–1931 гг. была взорвана колокольня. В 1933 г., по заключению профессора Алексея Ивановича Некрасова (1885–1950 гг.), монастырь находился в «ужасающем состоянии», так что стены, башни и «жилые дома» (бывшие кельи) подлежали сносу. Спасский собор предлагалось привести «в гражданский вид» (сломать главу и приделы XIX в.) и использовать в культурно-просветительских целях. В 1930 гг. в обители располагалась колония для беспризорных детей. Идея создания в Андрониковом монастыре музея возродилась после Великой Отечественной войны, в 1947 г. было высказано предложение образовать здесь историко-архитектурный заповедник. В 1960 г. на территории и в постройках Андроникова монастыря был открыт Музей древнерусского искусства им. Андрея Рублёва (в настоящее время Центральный музей древнерусской культуры и искусства имени Андрея Рублёва), организатор и первый директор – Давид Ильич Арсенишвили (1905–1963 гг.). 16–17 июля 1989 г., в первую годовщину причисления Андрея Рублёва к лику святых, в соборе в честь Нерукотворного Образа Спасителя было совершено первое после закрытия обители всенощное бдение и литургия. С 1990 г. в соборе регулярно совершаются богослужения (настоятель – протоиерей Вячеслав Савиных), песнопения исполняются знаменным распевом. При храме организована иконная мастерская, учебная хоровая школа знаменного распева, издательская группа, публикуется сборник «Хоругвь». К Спасскому собору приписана часовня «Проща» (первоначальная постройка была поставлена в XVI в. (?) на месте прощания Сергия Радонежского с Андроником), сооружённая в 1889–1890 гг. на средства купца Василия Александрова (архитектор Александр Афанасьевич Латков). Часовня была закрыта в 1929 г., возвращена церкви в 1995 г.; в настоящее время находится в стадии реставрации (восстановлены шатёр и фасад). К 2001 г. завершается строительство заложенного в октябре 2000 г. храма-часовни великого князя Дмитрия Донского у восточной стены монастыря на бывшем монастырском кладбище. Достоверные сведения о первых постройках монастыря ограничиваются полученными во время археологических исследований (проводились Музеем им. Андрея Рублёва в 1989, 1993 гг., Институтом археологии Российской академии наук в 2000 г.). Под собором выявлены остатки древнейшего (не ранее начала XV в.) некрополя и деревянных сооружений, которые датируются по данным радиокарбонного анализа дерева в пределах второй половины XIII в. – серединой XV в. (исследователи полагают, что среди них есть и фрагменты первого деревянного монастырского храма). Единственное сообщение о строительстве каменного собора в честь Нерукотворного Образа Спасителя содержится в третьей Пахомиевой редакции «Жития» Сергия Радонежского, указывающей на создание собора при учениках Саввы Московского – игумене Александре и Андрее Рублёве, расписавшем собор.