После пожара 1855 г. фрески в некоторых местах были промыты и поправлены владимирским иконописцем Иваном Перфиловым, в 1866 г. росписи вновь поновлялись. В 1874 г. живопись нижнего яруса в алтаре была переписана масляными красками. Росписи храма расположены в несколько ярусов и разделены на отдельные клейма. В куполе собора находилось изображение Господа Вседержителя, в барабане помещены фигуры праотцов, прародителей и евангелистов, в медальонах угловых крестовых сводов находятся Нерукотворный образ Спасителя, изображения Спасителя Эммануила и Богоматери «Знамение». Росписи в коробовых сводах посвящены двунадесятым праздникам. В верхней части подпружных арок изображены херувимы, фигуры святых, поясные и в рост. На двух столпах – фигуры святителей и св. князей Суздальских. В конхе центральной апсиды помещается большая композиция «Да молчит всякая плоть человеча», изображающая Великий вход, ниже на стене – «Евхаристия» (Причащение Христом апостолов). В росписи алтарной части использованы темы из Пролога. В жертвеннике есть изображения Иоанна Предтечи, на арке – композиции на тему из Жития преподобного Герасима Иорданского. Лицевую сторону алтарной арки занимает праздничная фреска Успения Божьей Матери. Богородичная тема продолжена в росписях, начиная с третьего ряда на южной стене и переходя на северную. Особо выделяются иллюстрации к Акафисту Божьей Матери. Западная стена собора занята композицией Страшного Суда. Иконостас Успенского храма, выполненный в середине XVII в. на средства патриарха Иосифа, около 1767 г. был заменён новым. Работы по его позолоте и окраске выполнил живописец архиерейского дома Я.С. Серёгин. Фрагменты старого иконостаса (царские врата, иконы Спасителя, Божьей Матери, Иоанна Предтечи, несколько икон апостолов, пророков и праотцов) были проданы церкви в селе Красном Владимирского уезда. В 1819 г. иконостас был покрыт червонным золотом, в 1874–1876 гг. выкрашен белой масляной краской и дополнительно украшен резьбой. Все иконы, за исключением некоторых местных, написаны в 1760 гг., в местном ряду сохранялись образа XVI–XVII вв. В 1895 г. в Благовещенском приделе был устроен новый иконостас, в том же году заново расписан Рождественский придел. В приделах хранились иконы XVII–XVIII вв., представлявшие собой фрагменты старинных монастырских иконостасов. На северной стене Рождественского придела помещался шитый золотом и шёлком Владимирский образ Божьей Матери – вклад патриарха Иосифа. Во второй половине 1640 – начале 1650 гг. у юго-западного угла Успенского собора на средства патриарха Иосифа была возведена каменная колокольня.