Вид собора, который он приобрёл в ходе перестроек XVIII века, и одновременно самое древнее его изображение, если не считать условных изображений XVII и XVIII веков, – это его подробный чертёж, сделанный уездным архитектором Д.Ф. Борисовым в 1838 году как часть проекта реконструкции, которая была осуществлена в 1840–1843 годах. На чертеже видно, что к указанному времени собор приобрёл главу сложной барочной формы и четырёхскатную кровлю. Окна фасада были растёсаны. Однако, несмотря на указанные перестройки, храм в целом сохранял черты своей изначальной архитектуры: под кровлей над закомарами угадывается ряд кокошников, на фасаде ещё сохранялись некоторые окна изначальной узкой формы, не были разобраны гульбища, шея главы сохраняла городчатый фриз и поребрик.
В ходе крупной перестройки 1840 года значительно переделано завершение и в очередной раз глава храма, некоторые своды перебраны, разобраны гульбища, изменены фасады собора. Наличники окон оформлены в стиле эклектики, характерной для XIX века. С западной стороны к храму пристроен неказистый притвор. В таком виде собор и просуществовал до своего разрушения в 30–е годы XX века.
Проект восстановления собора, выполненный в 2004 году архитектором А.С. Шапиным и доработанный в процессе строительства насельником монастыря иеромонахом Арсением (Усачёвым), был составлен в соответствии с результатами исследования археологов. По благословению Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Алексия II возрождаемому храму приданы черты, характерные для московской архитектуры XIV–XV века, дабы подчеркнуть его историческое значение как памятника победы в Куликовской битве.