Успенский собор связан с важнейшими событиями в русской истории. В нем венчали на царство русских царей, избирали митрополитов и патриархов. Собор служил также усыпальницей московских святителей.
Собор стоит на месте построенного первым московским митрополитом Петром и князем Иваном Калитой в 1326 — 1327 годах каменного собора.
В 1472 году Иван III поручил московским мастерам Кривцову и Мышкину на месте старого храма поставить новый, большего размера, по образцу Успенского собора во Владимире. Через 2 года после начала строительства почти законченная постройка неожиданно рухнула. Среди причин катастрофы называют плохое качество раствора, несовершенство конструкции, а также землетрясение, произошедшее в день обрушения собора.
Иван III взял на себя заботу о продолжении строительства и поручил отыскать хорошего мастера послу Семену Толбузину, который был отправлен в 1474 г. в Венецию. Для строительства Успенского собора был приглашен известный итальянский архитектор и инженер Рудольфо Фиораванти, прозванный «ради хитрости его художества» Аристотелем.
Собор возведен в 1475 — 1479 годах: «На центральной площади Московского Кремля поднялся величественный белоснежный собор, напоминавший храмы Владимиро-Суздальской Руси XII в. Входы в собор обрамляли живописные порталы. Венчали стены полукружия закомар. Над ними возвышалось мощное пятиглавие. Своды храма опирались на шесть стройных столбов – два квадратных, поставленных у входа в алтарь, и четыре круглых. И снаружи, и изнутри собор выглядел удивительно монолитным: «яко един камень», по точному замечанию одного из современников.
Церемония освящения нового собора состоялась в 1479 г. в праздник Успения Пресвятой Богородицы. С этого дня Успенский собор на долгие годы стал средоточием русской государственной и церковной жизни.
Вскоре после сооружения храм был расписан. Сохранились незначительные фрагменты старинной росписи, по манере письма и цветовой гамме близкой к произведениям выдающегося русского художника Дионисия. В XVII в. собор снова был расписан, и, как свидетельствуют письменные источники, в росписи принимали участие 100 иконописцев из Москвы, Владимира, Суздаля, Устюга. Обновлялась живопись Успенского собора три раза в течение XVIII — XIX вв. А в начале XX в. открыли древнюю роспись. Огромную ценность представляют иконы Успенского собора, большинство из которых принадлежит кисти художников XVII в.
В 1918 г. Успенский собор был закрыт и пережил многочисленные невосполнимые утраты. В 1955 г. он превращен в музей. С августа 1991 г. в нем возобновились праздничные богослужения.