Исследователи считают не менее вероятным что Алексиевская церковь, как государево богомолье, была освящена раньше, осенью 1634 г. – весной 1635 г. Исследователям сложнее определить время возникновения Тихвинского придела Алексиевской церкви. Впервые этот придел упоминается в начале XVIII в., но исследователи не исключают, что он появился одновременно с тремя другими монастырскими престолами. Возведение двух каменных церквей с двумя приделами относится к летнему строительному сезону 1634 г., поскольку в этом году подмастерья каменных дел Антип Константинов и Трефил Шарутин упомянуты как бывшие «у заводу и указу в Алексеевском девичьем монастыре у церкви Преображения Господня и да Алексея человека Божия». Подмастерья были награждены через два дня после освящения Преображенской церкви, 20 декабря 1634 г. Возведение монастырских церквей за один строительный сезон исследователи объясняют стремлением не прерывать череду ежегодных царских выходов на богомолье «к ангелу» наследника. Сохранившиеся книги царских выходов начинаются с сентября 1632 г.; в 1633 и 1634 гг. царь Михаил Фёдорович молился на вечерней службе 16 марта и на Божественной литургии 17 марта. Каменный собор, просуществовавший с 1634 по 1837 гг., – заметный памятник архитектуры первой половины XVII в. В книге «Продолжение хронографа 1617 года» он упоминается среди наиболее значимых построек времени царствования Михаила Фёдоровича наряду с Казанским собором на Красной пл., Филаретовой колокольней, надстройкой Спасской башни, Теремным дворцом, оградами Новоспасского и Симонова монастырей. В XX в. одни исследователи считали собор трёхшатровым, подобно Богородице-Рождественской церкви в Путинках, другие – двухшатровым; были версии, согласно которым внутреннее пространство храма цельное, поперечно ориентированное; некоторые считали его составленным из двух отдельных шатровых церквей, соединённых общей стеной. Выдвигалась даже версия о том, что третий центральный шатёр был разобран. Ясность внесло открытие Ольги Георгиевны Ким, которая обнаружила чертежи Александра Ивановича Строганова, содержащие план и южный фасад соборного комплекса, выполненные около 1836 г. при подготовке к строительству храма Христа Спасителя (Российский государственный архив древних актов). Храмовый комплекс состоял из двух равновеликих церквей с четвериками, слегка вытянутыми по оси «запад-восток». Преображенский собор располагался севернее, равновеликая ему придельная Алексиевская церковь – южнее. Оба храма имели по одной полукруглой апсиде и были увенчаны шатрами на восьмериковых основаниях. Окна граней восьмериков были круглыми, основания шатров украшали два ряда декоративных полукруглых кокошников, грани были прорезаны одним ярусом люкарн – «слуховых окон». Уточнить, было ли внутреннее пространство храмов отсечено сомкнутым сводом, как в близких по времени строительства храме преподобных Зосимы и Савватия Соловецких (1635–1637 гг.) в Троице-Сергиевом монастыре и Успенской церкви (конец 1630 гг.) в угличском во имя святителя Алексия, митрополита Московского монастыре, не представляется возможным, однако наличие люкарн в гранях шатра свидетельствует, по мнению исследователей, о наличии внутреннего свода, отсекавшего шатёр.