В верхнем храме собора (по описях монастыря 1623, 1638 и 1656 гг.) было 3 престола: главный – во имя Происхождения Честных Древ Животворящего Креста Господня (Всемилостивого Спаса), в юго-восточной апсиде – во имя преподобного Димитрия Прилуцкого, в северо-восточной апсиде – Иоанна Богослова. В описи 1681 г., когда Димитриевский престол был уже перенесен в нижний храм, в верхнем храме, помимо главного, указан престол во имя Иоанна Богослова, но расположенный в юго-восточной апсиде. До пожара 1811 г. в верхнем храме было четыре престола: в центре – главный, в юго-восточной апсиде – Преображения Господня, в южной паперти – святых мучеников Платона и Романа, в северной паперти – святого благоверного великого князя Александра Невского. После длительных восстановительных работ в верхнем храме остался только главный престол, а престол Преображения Господня был перемещен в южную паперть на место упраздненного Платоно-Романовского. В начале ХХ в. в нижнем храме располагалось пять престолов: преподобного Димитрия и благоверного князя Игнатия, Вологодских Прилуцких чудотворцев (главный, устроен в 1641 г.), а также Преподобного Сергия Радонежского (устроен между 1693 и 1749 гг.); Сретения Господня (1786 г.); Успения святой Анны (1831 г.), Богоявления Господня (1788 г.) (Савваитов, с.9–11). Над пребывающими под спудом мощами преподобного Димитрия и благоверного Игнатия Прилуцких в нижнем храме были устроены раки и сени. Здесь же, в ногах у брата, находилась могила угличского князя Дмитрия Андреевича и несколько десятков надгробий знатных вологжан XVIII–XIX вв. (среди них – жены вологодского губернатора Н.П.Брусилова Анны Лонгиновной, умершей от холеры в 1830 г.: именно в ее память здесь был освящен престол во имя Успения святой Анны). Обгоревший во время пожара 1811 г. Спасский собор был восстановлен в 1813–1817 гг. Поврежденные пожаром главы были заменены на сложные ярусные конструкции. Была изменена и форма кровли завершения колокольни. В соборе уложили чугунный пол. Отделка нового иконостаса завершилась лишь в 1836 г.

 

В соборе сохраняются игуменский посох преподобного Димитрия и часть вериг преподобного Димитрия и благоверного Игнатия. Две другие особо почитаемые реликвии из Спасского собора (почитающийся чудотворным образ преподобного Димитрия Прилуцкого, написанный, как полагают, знаменитым Дионисием Московским, и «Киликийский» запрестольный деревянный крест) с 1924 г. сохраняются в Вологодском государственном музее-заповеднике.

 

В 1918 г. монастырь закрыли, его имущество было национализировано. В 1924 г. Спасский собор последним из храмов монастыря был закрыт и использовался для различных нужд. В 1960-е гг. под руководством архитектора Г.П.Белова проведены масштабные реставрационные работы, во многом приблизившие Спасский собор и колокольню к их изначальному облику.

 

В 1991 г. в нижнем храме собора были возобновлены богослужения. 13–14 августа 1992 г. на престольный праздник Всемилостивого Спаса монастырь посетил Патриарх Московский и всея Руси Алексий II. Патриарх совершил всенощное бдение и божественную литургию в нижнем храме Спасского собора, водосвятный молебен на реке Вологде, возглавил крестный ход вокруг обители, после чего был освящен первый новый большой колокол для монастырской колокольни. 14 августа 1996 г. епископ Вологодский и Великоустюжский Максимилиан освятил верхний соборный храм.