В марте 1475 году 60-летний Фиораванте прибыл в Москву, а уже летом русские каменщики и плотники под его руководством начали рыть траншеи под фундамент, который к осени был закончен. По строительным правилам того времени, запрещающим строить зимой, работы были прерваны до весны 1476 года. На следующий год собор возвели до высоты аркатурного пояса, а в 1477 г. здание вчерне было готово, однако сооружение куполов и внутренняя отделка заняли еще два года.
Многому научил русских строителей итальянский зодчий. Как о важном событии летописец сообщал, что, соорудив стенобитную машину, прозванную москвичами «бараном», на глазах у всех Фиораванте сокрушал стены обвалившейся постройки. Кирпич обжигали в специальной печи, совсем по-новому устроенной им за Андронниковым монастырем. Был он «нашего русского кирпича продолговатее и тверже», но такой твердый, что невозможно было его разломать, не размочив в воде. Известь тоже готовили по рецепту Фиораванте – растворяли как густое тесто и мазали железными лопатками. И впервые на Руси все делали «в кружало и в правило» (т. е. по циркулю и по линейке). А на третье лето, дойдя до подсводной части, Аристотель, чтобы доставлять камень и кирпич наверх, придумал колесо, которое веревками тащило тяжести.
И когда летом 1479 г. сняли леса, москвичи пришли в восторг. На кремлевском холме возвышалось здание строгой и торжественной архитектуры. Увенчанный пятью золочеными куполами, собор был виден отовсюду и, хотя и не отличался большими размерами, снизу, из города, казался громадным.
Торжественное освящение Успенского собора состоялось 15 августа 1479 г. в московском Кремле при невиданном стечении народа. Современники отмечали, что снаружи он выглядит, как «единый камень», а внутри отличается «величеством, и высотою, и светлостью, и звонкостью, и пространством».
Но поражала не только монументальность и строгость собора. Взяв за основу архитектуру владимирского храма, Фиораванте украсил фасады своего творения пояском небольших арок и завершил их характерными для русского зодчества полукружиями, именуемыми закомарами. Белокаменные стены оживились пилястрами, теми же поясками арочек и узкими окнами. Оригинально было решено и внутреннее пространство: интерьер выстроен совершенно независимо от внешнего облика здания. Четыре круглых столба, стягивая в пучок девять из 12 квадратов плана, закрепляют эту квадратность перед иконостасом настолько твердо, что становится совсем незаметным несоответствие внешней и внутренней конструкции храма. Помимо этого Фиораванте постарался как можно лучше «вписать» сооружение в саму Ивановскую площадь Кремля с учетом всего будущего дворцового комплекса.
По завершении строительства Успенский собор становится главным на Руси. В нем оглашались указы и акты, в алтаре хранились важнейшие государственные документы. Перед общерусской святыней – иконой Богоматери Владимирской – удельные князья и державные чины приносили присягу Москве, великому князю, а позже и царю. Перед военными походами воеводы получали благословение, впоследствии здесь же венчались на царство князья и цари.
Под стать самому храму было и его внутреннее убранство. Вскоре после освящения в 1481 г. «иконник Дионисий, да поп Тимофей, да Ярец, да Колыня» исполнили живопись, украсив собор иконостасом. Полностью стены и украшенные мозаикой столбы, которые поддерживали своды просторного зала, были расписаны к 1515 году.
Огромную ценность представляют собой иконы, утварь, предметы украшений. Среди них уже упомянутая Владимирская Богоматерь, Спас Оплечный, Спас Ярое око, Святой Георгий, почитавшийся покровителем воинов, а также сохранившиеся до наших дней живописные композиции «Семь спящих отроков эфесских», «Сорок мучеников севастийских», росписи придела в алтаре, а также паникадило «Урожай» из 328 килограммов серебра. В соборе хранятся также и другие шедевры, в том числе и ценные произведения декоративного искусства, как, например, моленное место Ивана Грозного (Мономахов трон) в виде узорного шатра, выполненное лучшими резчиками по дереву в 1551 году.
Во время наполеоновского нашествия Успенский собор подвергся страшному разорению. Из храма было похищено большое количество драгоценной церковной утвари, серебряные и золотые оклады с иконостаса, разграблены серебряные раки митрополитов. По замыслу Наполеона, отступающие войска должны были взорвать собор, но к счастью, этого осуществить им не удалось. Пройдя через такие страшные испытания, собор устоял. Сразу же после изгнания французов из Москвы был проведен целый комплекс реставрационных работ, а похищенный иконостас русские мастера восстановили, украсив его великолепными окладами, выполненными по образцу древних работ.
Научная реставрация храма впервые была предпринята в 1914 г., а в 1979 г., когда отмечалось 500-летие собора, художники провели сложную работу по восстановлению наружной росписи.