Построен при Иване III в 1475-1479 гг. Аристотелем Фиораванти на месте прежнего собора 1326-1327 гг. Предназначенный для важнейших государственных церемоний («посажения на стол» Московского великого князя, а с XVI в. - венчания на царство; интронизации и погребения митрополитов и патриархов и т.д.), храм стал центром ансамбля Кремля, выделяясь среди других сооружений и своими размерами и торжественно-величавым строем архитектуры. Фиораванти было предложено возвести собор по типу Успенского собора древнего Владимира. Выполнив это предписание, он сконструировал храм, напоминающий свой прототип и традиционным пятиглавием, и позакомарным покрытием, и аркатурно-колончатым поясом, и перспективными порталами, и рядом других деталей, но в то же время отличающийся принципиально иным конструктивно-планировочным решением, иными технологическими приемами и методами строительства, что привело к созданию памятника, какого не было прежде на Руси (это было отмечено и летописью). Храм выстроен из белого камня (стены) и кирпича (столпы, своды, барабаны глав) увеличенного размера (29 х 11 х 7 см) с применением особо вязкой и густой извести. Своды, против обыкновения, были выведены в один кирпич с использованием вместо деревянных железных связей, благодаря чему отпала нужда в толстых стенах (в качестве контрфорсов Фиораванти удачно воспользовался пилонами). Фундамент был сделан более глубоким, чем обычно (свыше 4-х м). Все эти технические новшества обеспечили грандиозному сооружению необходимую прочность. Отказавшись от крестовокупольной системы построения храма и беспорядочного размещения приделов, Фиораванти возвел собор «палатным образом», как единый монолит. Применение крестовых сводов позволило добиться единства свободного и обширного внутреннего пространства, сделав столпы, на которые опираются своды, круглыми и относительно тонкими - «подобно древам», по замечанию летописца (только столпы, находящиеся за алтарной преградой, имеют традиционную крестовую в плане форму), и решив план пятиапсидного, трехнефного здания по принципу сочленения двенадцати одинаковых квадратов, сливающихся воедино. Во внешнем облике храма это выражается в равной высоте и ширине прясел стен, расчлененных пилонами. Алтарная часть, состоящая из пяти уплощенных апсид, слабо выявлена и также не нарушает единства общего объема, будучи к тому же еще и «замаскированной» выступающими на углах стенками-контрфорсами. Членение здания по горизонтали осуществлено введением цокольного этажа, поднимающегося чуть выше аркатурного пояса, в котором Фиораванти поместил окна; перерезанные карнизом этого этажа пилоны (более узкие в верхних своих частях) превращены в своеобразные импосты, на которые опираются архивольты за комар, образуя вместе с ними аркаду, декорирующую верхний этаж. К числу нововведений следует отнести и завершение пилонов антаблементом полного профиля. Все эти элементы ордерной ренессансной архитектуры зодчий очень тактично приспособил к традиционным формам, отчего они и не показались чуждыми и очень скоро привились на русской почве. Северный и южный входы в храм оформлены традиционными перспективными порталами со строгими полуциркульными арками и полуколонками с «бусинами»; западный же портал был декорирован очень своеобразно, без оглядки на Владимире-суздальские и раннемосковские памятники - в виде открытого крыльца-лоджии на колонках с двойными подвесными арками и висячей гирькой (позже оно было превращено в закрытый тамбур). Этот мотив получил в дальнейшем широкое развитие в русском зодчестве. В XVI в. порталы были украшены фресками, как и закомары над апсидами. Ныне существующая живопись на фасадах относится, по всей видимости, к 1626-1627 гг. и была выполнена Л. Тимофеевым, Ф. Савиным, Т. Гавриловым и Н. Истоминым. Для южного портала вскоре после завершения строительства собора были изготовлены так называемые Корсунские врата, украшенные изображениями сивилл и пророков, выполненными в технике золотой наводки на медных пластинах, покрытых черным лаком. Фиораванти принес с собой и новую практику строительных работ, когда архитектурное сооружение возводилось «в кружало» и «в правило», то есть по циркулю и линейке. В основу плана и решения фасадов собора, как это было принято в архитектуре Возрождения, им были положены пропорции золотого сечения, что и определило соразмерность и гармоническую уравновешенность частей здания. Незначительные перестройки, которым подвергался Успенский собор за годы своего существования, не исказили его первоначального облика. После пожара 1626г. в процессе ремонта сводов, осуществлявшегося Дж. Талером и Б. Огурцовым, были подложены подпружные арки и сбиты капители столпов. Частичные переделки были произведены в середине XVII в. в юго-восточной части храма, где Фиораванти в свое время устроил два придела - Похвальский и Дмитровский, разделенные невысокой стенкой: стена была разобрана, и все помещение перекрыто сводами так, чтобы выделить над ним место для ризницы; внизу был оставлен только Дмитровский придел, а Похвальский переведен под барабан купола. Тогда и были пробиты прямоугольные окна: одно - на южном фасаде и два - в нижней части юго-восточных апсид. В 1481 г. Дионисий с помощниками - Тимофеем, Ярцем и Коней - по заказу ростовского архиепископа Вассиана Рыло исполнили для нового собора трехъярусный иконостас, который был установлен над алтарной преградой (не сохранился). К этому же времени относят и первые фрески собора: композиции «Семь спящих юношей эфесских», «Сорок мучеников севастийских» (уцелели 24 фигуры из 40), «Апостол Петр исцели недужные» - в северовосточном, Петропавловском, приделе, «Три отрока в пещи огненной» - в жертвеннике алтаря, «Поклонение волхвов» из композиции «Собор Богоматери» и «Похвала Богоматери» - в бывш. Похвальском приделе и «Рождество Иоанна Предтечи» - в узком коридоре, ведшем в Дмитровский придел. Полуфигуры преподобных на алтарной преграде (25-26 изображений святых) одни исследователи датируют тем же 1481 г. и усматривают в них почерк четырех мастеров, другие полагают, что южная часть алтарной преграды, начиная с фигуры Павла Фивейского, была расписана несколько позже, на рубеже XV-XVI вв. двумя художниками. Полуфигуры северной части преграды и большая часть этих композиций, как полагают, выполнены под руководством Дионисия мастерами его круга при его непосредственном участии (Дионисию приписываются: фреска «Поклонение волхвов», изображения Алексея человека божия и Спаса-Благое молчание на алтарной преграде и ряд полуфигур пророков из «Похвалы Богоматери»; существует, однако, мнение, что композиции «Похвала Богоматери» и «Собор Богоматери» не имеют отношения к Дионисию и, являясь первыми на русской почве изображениями этих сюжетов, по ряду своих типологических признаков стоят ближе к отдельным образцам европейского позднеготического искусства, будучи при этом вполне самостоятельными произведениями русского мастера). Композиция «Сорок мучеников севастийских» обнаруживает связь с традицией Андрея Рублева и, по-видимому, была написана другой артелью художников. В 1513-1515 гг. собор был расписан уже целиком, но эти первоначальные фрески были оставлены без изменений, органично войдя в общую систему росписи. Эта роспись просуществовала до XVII в. В 1642-1643 гг. собор был расписан заново, но с сохранением всей прежней системы фресок, их иконографического состава и расположения на поверхности стен (с обветшавшей стенописи предварительно были сняты прориси, а затем она была сбита). Фрески конца XV в., к счастью, уцелели, но некоторые композиции («Три отрока в пещи огненной», «Семь спящих юношей эфесских») были поновлены. В росписи собора участвовали сто пятьдесят иконописцев из шестнадцати городов, включая Москву (И. Владимиров, Б. и И. Паисеины, С. Осипов (Поспеев), М. Матвеев, Б. Савин, И. Борисов, С. Ефимьев и другие). В 1773 г. стенопись была сплошь покрыта масляными красками и на протяжении XIX в. неоднократно поновлялась. В 1911 г. была начата реставрация фресок, но она носила эпизодический характер, и только с 1960 г. развернулось планомерное раскрытие всей настенной живописи собора. Стенопись храма отличает исключительная полнота отдельных тематических циклов и их строгая продуманность, благодаря чему она стала образцом для других храмов Древней Руси. К числу наиболее выразительных композиций принадлежит фреска конхи апсиды «Великий вход» (раскрыта в 1961 г.). Пятиярусный иконостас относится к 1653 г. Иконы деисусного, праздничного, пророческого и праотеческого рядов (всего 69 икон) были написаны живописцами, призванными из Ярославля (И. Владимиров, К. и В. Ананьины, И. Козлов и другие), из Костромы (В. Ильин, М. Яковлев, С. Павлов и другие), Осташкова (С. и П. Сергеевы). В деисусный чин помимо образов Христа, Богоматери, Иоанна Предтечи и архангелов Михаила и Гавриила вошли изображения двенадцати апостолов (по образцу храмов Греции и Балкан) вместо принятых ранее святителей и мучеников. Это первый на Руси деисус такого состава. Его создание связано с деятельностью патриарха Никона по проведению церковной реформы, которая среди прочих задач преследовала цель - усилить влияние русской церкви в Греции и южнославянских странах. Иконостас такого рода получил в дальнейшем широкое распространение в русском культовом зодчестве. Первоначальная живопись икон скрыта под записями (последний раз иконы поновлялись в 1896 г.). Иконы «Благовещение» и «Снятие со креста», исчезнувшие во время войны 1812г., заменены при реставрации собора в 1813-1815 гг. написанными на холсте. Также были сделаны (в 1813 г.) новые басменные оклады на иконы взамен снятых французами при отступлении из Москвы. Новый серебряный чеканный оклад для иконостаса был выполнен в 1881-1883 гг. В Успенском соборе были поставлены (в местном ряду иконостаса, в киотах и в алтарных помещениях) особо почитаемые иконы, как написанные специально для собора («Спас Ярое Око» середины XIV в., «Троица» первой половины XIV в., записанная в 1700 г. Т. Филатьевым, «Спас оплечный» начала XIV в. и «Борис и Глеб на конях» того же времени, ныне находящаяся в Третьяковской галерее, - связанные с первым храмом, и «Успение», «О тебе радуется», «Митрополит Петр с житием», «Митрополит Алексий с житием», ныне находящаяся в Третьяковской галерее, произведения 1480-х гг. школы Дионисия - с построенным в 1475-1479 гг.), так и принесенные из других городов Древней Руси, Византии, с Балкан («Спас Нерукотворный» XII в., ныне хранящийся в Третьяковской галерее, «Царь царем», или «Предста царица» - сербская икона XIV в., «Св. Георгий» XII в. и «Благовещение Устюжское», между 1119-1130 гг., вывезенные Иваном Грозным из Новгорода, икона «Богоматерь Владимирская» XII в., привезенная около 1136 г. из Константинополя и в 1155 г. отправленная Андреем Боголюбским во Владимир, впервые взятая в Успенский собор в 1395 г. и затем возвращенная Владимиру, а в 1480 г. вновь перенесенная в Москву и поставленная в соборе; обе последние иконы также находятся в Третьяковской галерее; в начале XV в. с «Богоматери Владимирской» русским мастером была сделана копия, так называемая «Владимирская запасная», хранившаяся в жертвеннике). Представляет интерес «царское место» Ивана Грозного, или «Мономахов трон» (1551) в юго-восточной части Успенского собора - яркий пример древнерусской рельефной резьбы по дереву. Его боковые стенки украшены композициями, воссоздающими легенду о происхождении шапки и барм Владимира Мономаха. Образцом художественного литья является медный ажурной работы шатер в юго-западном углу собора, отлитый в 1642 г. мастером котельного дела Д. Сверчковым. В дни праздников в нем выставляли на престоле в золотом ковчеге реликвию - часть «ризы» Христа. В 1913 г. в шатре была установлена гробница патриарха Гермогена. Вдоль стен собора расположены гробницы митрополитов и патриархов (последним здесь был погребен патриарх Адриан, умерший в 1700 г.).

Из церковной утвари Успенского собора обращает на себя внимание серебряный позолоченный ковчег, так называемый Большой Сион, предназначенный для торжественных богослужений (1486, Оружейная палата).

Многие вклады в Успенский собор являются высокими образцами прикладного искусства. Особенно славились изделия, изготовленные в мастерских Московского Кремля. Таков, например, оклад Евангелия митрополита Симона, украшенный эмалью, сканью, чеканкой, литьем (1499, Оружейная палата).

Грандиозный и величественный Успенский собор так органично вошел в историю древнерусского зодчества, так отвечал духу своего времени, что надолго стал образцом для подражания вплоть до конца XVII в.