Источниками исследования архитектуры храма являются его древнейшие изображения, сохранившийся проект реконструкции собора 1840 года, фотографии конца XIX и первой трети XX века, краткие архитектурные исследования и описания начала XX века. Наиболее важные сведения для изучения памятника получены при проведении летом 2004 года охранных археологических исследований в зоне воссоздания собора. Именно теперь результаты работы археологов позволяют обоснованно судить об истории создания важнейшей святыни Угреши.
На момент выхода в свет первых публикаций о Николо – Угрешском монастыре во второй половине XIX века точного представления о времени строительства Никольского собора не было. Хотя А. Ратшин в своём известном историческом описании монастырей утверждает, что постройка каменного храма в обители произошла в XV веке 2 , в самом монастыре в 1914 году отмечалось 300–летие храма. К празднованию этой даты был приурочен выпуск небольшой брошюры «В память 300–летия Николаевского собора в Николо – Угрешском монастыре». Таким образом, несмотря на ясные свидетельства древнерусских летописей о существовании каменного храма на территории монастыря в XVI веке 3 , в понимании насельников монастыря XIX – начала XX века создание собора было связано с фактом его освящения в 1614 году. О причине этого исторического несоответствия будет сказано ниже. В 1932 году, незадолго до разрушения собора, архитектором А.Н. Некрасовым была предпринята попытка исследования архитектуры храма. Сделанная им реконструкция собора сохранилась в архиве П.Д. Барановского, хранящемся в Государственном научно – исследовательском музее архитектуры им. А.В. Щусева 4 . Она выполнена в виде двух эскизных чертежей: плана и аксонометрии с частичными обмерами – и не может претендовать на безупречность.