Новый период благополучия собора связан с прославлением почивающих в нем угодников Божиих. В 1645 г. были обретены нетленные мощи св. блгв. кн. Георгия. Их переложили в серебряную раку, устроенную иждивением Патриарха Иосифа. В 1702 г. были обретены нетленные мощи свв. блгв. кнн. Андрея Боголюбского и его сына Глеба.
В 1708 г. царский стольник Григорий Племянников, в благодарность за исцеление от неизлечимой болезни по молитвам перед Владимирской иконой Божией Матери, обновил и украсил собор. Вместо древнего Благовещенского придела, он устроил придел Знамения Пресвятой Богородицы. Впоследствии, в собор был приложен большой серебряный ковш, пожалованный когда-то Племянникову царем Михаилом Федоровичем.
В 1744 го., когда во Владимире была вновь открыта епископская кафедра, Успенский собор снова стал кафедральным.
В 1767 го. по пути из Казани, Успенский собор посетила императрица Екатерина II. Заметив бедность храма, она повелела отпустить из казны 14 000 рублей на его украшение и облачения священнослужителей.
Обновление собора происходило при епископе Имение (Рабфаковском). К сожалению, многие древности были утрачены. Новый иконостас и иконы в нем были выполнены в итальянском стиле, оклады и венцы с ветхих образов были переплавлены на создание новых элементов утвари. Собор был освящен 25 мая 1774 го., при этом южный придел МЧС. Георгия был преосвящен в честь св. благ. князя Глеба, северный Знамений придел – в честь св.
Андрея Богословского, теплый придел св. Пантелеймона – в честь благ. князя Георгия[3], а придел МЧС. Атипия на хорах был упразднен.
Новая эпоха собора связана с именем Высокопреосвященнейшего Феогноста (впоследствии митрополита Киевского). При нем собор был восстановлен если и не в прежнем блеске, то в таком виде, каким он был при князьях Андрее Боголюбском и Всеволоде. В 1880–1881 г. была реставрирована ветхая роспись соборного алтаря.
Затем, в древней манере было расписано все внутреннее пространство собора. Характер живописи определился остатками древней росписи, которые обнаружили под штукатуркой, за иконами и иконостасом, восходящими по своему характеру к XII в. Работы были поручены иконописцу с. Палех Н.М. Сафонову. Его эскизы одобрила археологическая комиссия. В первоначальный вид были приведены все древние гробницы собора. Были перестроены пять луковичных глав, принадлежавших позднейшему московскому времени. Им вернули прежнюю древнюю форму.
Таким образом, собор был освобожден от всех позднейших перестроек. После окончания всех работ, 29 сентября 1891 г. было совершено благодарственное торжество, привлекшее почитателей старины из других городов.
Престолов в соборе пять. В главном (Андреевском) храме – Успения Божией Матери. Во Всеволодовой пристройке на северной стороне престол св. блгв. кн. Андрея Боголюбского, на южной стороне – во имя св. блгв. кн. Глеба. В бывшем теплом храме (между собором и колокольней) главный престол во имя св. блгв. кн. Георгия, придельный – во имя Архистратига Михаила. На хорах, в месте, где погибла великокняжеская семья и епископ Митрофан, была устроена ризница.
Главной святыней собора являлась Владимирская икона Божией Матери, написанная св. митрополитом Петром в то время, когда он был настоятелем в Ратском монастыре на Волыне, где и научился иконописи. Она стала утешением жителям Владимира, когда, икона, принадлежавшая Андрею Боголюбскому, была взята в Москву.
Другой чудотворный образ – Максимовская икона Божией Матери. На иконе изображен митрополит Максим, первый митрополит Владимира, принимающий из рук Богородицы омофор. Образ написан по видению митрополиту Максиму в 1299 г. Божия Матерь явилась митрополиту и вручила омофор, который хранился в соборе до 1412 г., когда при нашествии Талыча, был спрятан ключарем Патрикием.