По преданию, новый храм возводился в благодарность за избавление Руси от страшного голода 1332 г. и завершал ансамбль площади, где уже стояли храмы Спаса-на-Бору, Св. Иоанна Лествичника и Успенский собор. Со времени захоронения в нем Ивана Калиты Архангельский собор приобрел значение государственной усыпальницы мужчин – представителей правящего дома. Сведений об этом храме имеется немного, но, вероятно, в нем появились приделы во имя святых покровителей сыновей Калиты Симеона и Андрея, там погребенных. В 1505 г. по приказу великого князя Ивана Васильевича обветшавшую церковь разобрали, и началось строительство новой, закончившееся уже при его сыне великом князе Василии III. Церковь освятил митрополит Феогност.[143]

Росписи собора на протяжении веков менялись, поновлялись. Более ранние фрески сохранились в дьяконнике, где была устроена усыпальница царя Ивана Грозного. Сохранившаяся до сего времени роспись относится к середине XVII в. – времени правления царя Алексея Михайловича. Выполняли ее Степан Резанец, Симон Ушаков, Федор Зубов и др. Опытные мастера по традиции повторяли композицию и рисунок фресок своих предшественников XVI в. Вместе с тем в их работе присутствуют появившиеся в то время антропоидные элементы в формах надгробий, распространение покровов, парсун и, возможно, деревянных изображений погребенных, причисленных к лику святых. Специалисты сравнивали росписи Архангельского собора с историей в лицах, однако украшавшие стены собора изображения представляли собой не портреты, а, по словам летописца, «воображены подобия князей».[144]

По замечанию исследователя Архангельского собора Е. С. Сизова, расположение изображений подчинено идее иерархической пирамиды, устремленной к небу.[145] Так, в нижнем ярусе северной, западной и южной стен находятся изображения московских великих и удельных князей, похороненных в соборе. На столбах храма в нижнем ярусе изображены наиболее прославленные князья Владимиро-Суздальской Руси, во втором ярусе – Киевской Руси. Изображение великого князя Василия III, донатора собора, представлено на самом почетном месте – на северо-западном столпе напротив главного входа. Все князья, вне зависимости от обстоятельств своей жизни и склада характера, даже опальные и те, кто боролся с установлением московского самодержавия, например Юрий Звенигородский и Василий Косой, показаны в нимбах. Это должно было продемонстрировать, что смерть примиряет всех Рюриковичей между собой – род московских князей должен представляться единой династией, находящейся под покровительством Господа.[146] «Портретная» галерея насчитывает более 60 персонажей, среди царских изображений: Федор Иоаннович, Михаил Федорович и Алексей Михайлович.

В соборе-усыпальнице стоят 46 княжеских гробниц московских князей и царей, начиная с Ивана Калиты и кончая Иоанном Алексеевичем, братом и соправителем Петра I. Исключение составляют святой благоверный князь Даниил Александрович, погребенный в Даниловом монастыре, и Юрий Данилович, брат Калиты, похороненный в Успенском соборе, а также Борис Годунов. Его останки были выброшены из Архангельского собора в 1606 г. Дмитрием Самозванцем и отвезены в Троице-Сергиеву лавру, где могила семейства Годуновых сохранилась до настоящего времени. В Архангельском соборе находится могила М. В. Скопина-Шуйского. Здесь же были упокоены мощи святых мучеников князей Михаила Всеволодовича Черниговского и его боярина Федора, погибших в Орде в 1246 г.