Пахомий Серб в период между мартом и маем 1462 г. составил Житие Кирилла и службу преподобному. Служба входила в Служебные Минеи и в Трефологии, посвящённые русским чудотворцам; она разошлась во множестве списков и стала источником для многочисленных заимствований. В 1496 г. в ходе строительства каменного Успенского собора над гробом преподобного была возведена каменная палатка. В начале XVI в. для местного ряда иконостаса Успенского собора в мастерской московского иконописца Дионисия был написан первый житийный образ Кирилла (Русский музей). По мнению И.Д. Соловьёвой, его создание было непосредственно связано с появлением нового агиографического текста – Похвального слова, поскольку основные десять событий Жития Кирилла, перенесённые в Похвальное слово из текста Пахомия Логофета, нашли живописное претворение в клеймах монастырского образа. Икона находилась в местном ряду, справа от царских врат, рядом с дверью, ведущей в гробницу святого. Исследователи полагают, что она вместе с шитой подвесной пеленой и лицевым покровом на раку была вкладом великого князя Василия III Ивановича и его супруги Соломонии, сделанным в 1514 г. К началу XVI в. в Кирилловом монастыре сформировалась практика ежедневного келейного чтения канона Кирилла: именно этим временем исследователи датируют списки канонников, включающих один или два канона преподобному, а описание традиции содержится в сборнике «Старчество», где сравниваются «правила» Волоколамского и Кириллова монастырей. В середине XVI в. церковным обиходником Кириллова монастыря зафиксирована практика чтения Жития Кирилла в навечерие и затем на трапезе в день памяти преподобного, поскольку текст был очень объёмным (читался полный текст Пахомиева Жития, а не сокращённый или краткое Житие). Исследователи предполагают, что этот обычай сложился значительно раньше. В 1529 г. обитель посетил великий князь Василий III Иванович и молился о даровании наследника. В августе 1530 г. родился будущий царь Иван IV Васильевич. В знак благодарности князь поставил в монастыре церковь в честь Усекновения главы Иоанна Предтечи, небесного покровителя новорождённого сына, c приделом во имя Кирилла (освящён в 1534 г.). Этот придел стал первым из посвящённых святому. О широком общерусском почитании Кирилла в XVI в. свидетельствуют служебники этого времени: в чине литургии, когда при совершении проскомидии над третьей просфорой поминаются наиболее чтимые святые, почти всегда указывается имя Кирилла. В 1585–1587 гг. над гробом преподобного была сооружена каменная церковь. Строительству предшествовало гневное послание Ивана Грозного в Кириллов Белозерский монастырь, в котором он укорял братию за пренебрежение памятью Кирилла: это ярко проявилось в том, что над гробом опального князя Михаила Ивановича Воротынского был сооружён церковный придел, а над мощами Кирилла – нет. К XVII в. мощи преподобного находились между Успенским собором 1496 г. и примыкающей к нему с северной стороны Кирилловской церковью.