Архитектурный ансамбль в камне начал складываться после 1511 г., в период управления монастырём игумена Вассиана (Топоркова), при материальной поддержке Дмитровского князя Юрия (Георгия) Ивановича. Древнейшим зданием Мефодиева Пешношского монастыря является собор во имя Николая Чудотворца, который по типологии и стилистике декора датируется первой четвертью XVI в. Крестово-купольный в плане, с килевидными очертаниями закомар и арок в основании барабана, он выстроен в традициях раннемосковского зодчества. Некогда собор мог иметь две главы, т.к. в южной апсиде размещался придел с престолом во имя Леонтия Ростовского. Ныне он имеет единственную главу с восемью щелевидными окнами и с шлемовидным покрытием. Собор напоминает исследователям древние храмы, построенные князьями московского правящего дома в конце XIV – первой трети XV вв., такие как Успенский собор на Городке в Звенигороде (1399 г.) или Троицкий собор (1422 г.) Троице-Сергиева монастыря. Исследователи полагают, что в подражание этой традиции применены орнаментальные фризы из керамических плиток на фасадах четверика, апсид и на барабане; подобный бордюр применяли при декорации великокняжеского дворца в Московском Кремле (конец XV – начало XVI вв.), порталов собора Чудова монастыря (1501–1503 гг.). Узор этого бордюра историк искусства Всеволод Петрович Выголов считал самостоятельно развившимся на основе «фряжских» мотивов. Некогда с запада собор имел паперть, расширенную в 1683–1691 гг. и охватившую наос с трёх сторон. Над ней были возведены четыре малые главы, так что собор приобрёл пятиглавие, которое приблизило его облик к дмитровскому Успенскому собору (1503–1510 гг.); оно зафиксировано на гравюре с видом обители (1732 г., мастер Иван Фёдорович Зубов, Музей-заповедник «Дмитровский кремль»). В начале XIX в. на месте старой паперти были возведены трапезная и крытые паперти, оформленные в псевдоготическом стиле, возобновлено пятиглавие. В 1840 гг. собор был заново расписан, украшен новым вызолоченным иконостасом и 9 июля 1850 г. освящён Московским митрополитом Филаретом (Дроздовым). Древние формы были возвращены кокошникам в основании барабана в ходе реставрации 1964–1965 гг. В ранний период согласно архитектурной тенденции первой трети XVI в. колокольня имела форму столпа-октагона с подклетом, в верхнем ярусе находилась церковь в честь Богоявления. Над церковным помещением располагался ярус звона. Внутренние помещения перекрыты купольными сводами и соединены тремя внутристенными лестницами. Декор фасадов определяет кирпичная профилированная аркатура с белокаменными деталями.