История строительства Успенского собора начинается в XIV веке. По совету митрополита Петра московский князь Иван Калита решает построить новый храм в Кремле. Церковь торжественно заложили 4 августа 1326 года. В северной части собора митрополит Петр собственноручно строил себе гробницу, в которой позже и был похоронен.
В 1327 году собор был освящен. С этой даты начинается духовная жизнь собора. Успенский собор Калиты простоял около 150 лет. К 1470 году собор сильно пострадал из-за пожаров, и было решено построить новый. Этот собор заложил митрополит Филипп в 1472 году, приказав строить его по образцу Владимирского Успенского собора, только крупнее. Служба во время строительства не прекращалась, так как
в алтарной части будущего храма установили временную Успенскую церковь из дерева. Именно в ней через год после начала строительства произошло венчание московского великого князя Ивана III с византийской принцессой Софьей Палеолог.
Весной 1474 года стены собора были готовы, уже началась выкладка сводов, как почти вся северо-западная часть храма разрушилась из-за землетрясения (труса). Летописец свидетельствует: «бысть трус во граде Москве и церковь св. Богородицы, сделана бысть уже до верхних камор, падеся в 1 час ночи, и храми все потрясошася, яко и земли поколебатися». Иван III пригласил итальянского мастера Аристотеля Фиораванти для перестройки собора. Часть росписей храма, сделанных тогда, дошла и до наших дней.
Собор строился как кафедральный, поэтому здесь стали проходить важнейшие события в жизни государства — венчание на царство, рукоположение митрополитов. Здесь в 1498 впервые был разработан пышный ритуал коронации государей по византийскому образцу, который впоследствии лег в основу венчания на царство Ивана Грозного. В стенах Успенского собора был назначен первый российский патриарх Иов.
За свою долгую историю собор был свидетелем многих исторических событий. Например, в 1547 году князь Юрий Глинский пытался спрятаться в Успенском соборе — его обвинили в поджоге, который вылился в «великий пожар». Посадские люди, «изымав его, в приделе великомученика Дмитрия Селунскаго, выволокши, в соборной и апостольской церкви Пречистыя Богородицы против митрополичья места, безчеловечно убиша и кровию церковь наполниша и, вывлекши его мертва в передние двери церковныя, и положиша на торжише, яко осуженника».
В 1613 году в Успенском соборе прошло венчание на царство Михаила Федоровича Романова. Уже в XVII веке стало ясно, что постройка Аристотеля Фиораванти не выдерживает испытание временем. В 1624 году угрожавшие падением своды были разобраны «до единого кирпича» и вновь сложены с учетом образовавшихся в верхнем ярусе деформаций. Обновили и соборные росписи. В 1653 году были предприняты обширные работы по капитальному ремонту иконостаса. Возобновлена живопись, сделаны серебряные оклады на иконы и серебряные подсвечники.
В начале XVIII века была проведена реформа в сфере управления церковью. С 1721 года церковное управление передавалось в руки коллегии духовных сановников, а пост патриарха упразднялся. С 1764 года церковное имущество было конфисковано, а священнослужителям было назначено жалованье.
Кроме того, на содержание собора прекратилась выдача натуральных продуктов, вместо них назначалось 300 рублей ежегодно. Позднее сумма была удвоена. Но жалованья на нужды собора все равно не хватало. Поэтому у собора появились новые источники дохода — была введена продажа свечей, появились «кружечные» деньги.
Отечественная война 1812 года также оставила свой след в истории Успенского собора. Вся Москва пострадала от пожаров, было разрушено две трети городских построек. Хоть Кремль и уцелел, но вероятность возгорания была настолько велика, что Наполеону пришлось на время покинуть сердце Москвы. Многие ценности были вывезены из города. Вместе с Патриаршей ризницей увезли и основные святыни Успенского собора: иконы Владимирской Божией Матери, риза Господня, Корсунские кресты и ряд других предметов. Владимирская и Иверская иконы были направлены во Владимир, а Патриаршая ризница — в Вологду. Однако в Успенском соборе оставалось еще много ценностей. Все они были похищены, осталась только рака св. митрополита Ионы и часть риз на иконах. По этим остаткам были впоследствии восстановлены ризы и на прочих иконах.
Наполеоновская армия переплавляла в Успенском соборе ризы с икон. Всего за время пребывания неприятеля было переплавлено 325 пудов серебра и 18 пудов золота, то есть 5,3 тонны серебра и 290 кг золота. В помещениях собора были устроены стойла для лошадей, исцарапаны иконы, а мощи митрополитов Ионы и Петра были выброшены из рак. Восстановление собора потребовало много времени и почти 200 тыс. рублей.
Стены Успенского собора продолжали оставаться молчаливыми свидетелями исторических событий. Например, в феврале 1903 года здесь был прочитан акт отлучения Льва Толстого от церкви.
2 ноября 1917 года большевики произвели артиллерийский обстрел Кремля и заняли Исторический музей. Многие постройки Кремля серьезно пострадали, включая Успенский собор.
«Удары этих осколков были столь сильны, что выдвинули целые кирпичи внутрь собора, и от этих сдвигов отвалилась и отпучилась штукатурка с росписью в нескольких местах...
в купольном барабане имеется овальная брешь, вызывает беспокойство юго-западный парус под барабаном Похвальского придела. Большие обломки камня, кирпича, известковая и кирпичная пыль густым слоем покрывают образ над «казною», ярусы лесов, солею и пол у солеи... эта пыль покрывает и иконы иконостаса и все окружающие предметы», — сообщалось в акте осмотра собора.
Несмотря на это, выводы комиссии были оптимистичными: «можно полагать, что собор может быть без затруднения приведен в порядок и реставрирован». Уже 21 ноября 1917 года в соборе состоялось поставление в патриархи Московского митрополита Тихона. Он стал первым патриархом после длительного периода синодального правления церковью. В 1918 собор был закрыт в связи с переездом правительства РСФСР в Кремль.
Последняя служба в стенах собора прошла на Пасху. Далее, в том же 1918 году, последовало отделение церкви от государства. Имущество собора было объявлено собственностью республики. Лишь через четыре года, в октябре 1922-го, он снова открыл свои двери, но уже лишь в качестве музея. В тот же период было отреставрировано и открыто много древних икон, в том числе знаменитая «Богоматерь Владимирская». После реставрации многие из этих икон были переданы в Исторический музей. А в 1930 году в Третьяковской галерее открывается отдел древнерусского искусства, и три домонгольские иконы Успенского собора — «Владимирская Богоматерь», «Благовещенье Устюжское» и «Спас Нерукотворный» — переезжают туда. Там они находятся до сих пор.
Церковные ценности собора постигла более печальная участь — в 1922 году они были изъяты в пользу Гохрана и фонда помощи голодающим.
Так, по общей описи ценностей, из собора в Гохран было передано 13 ящиков, содержащих 67 пудов 2 фунта 31 золотник серебра, 9 пудов серебряного лома, состоявшего из 17 лампад, серебряной раки Гермогена и большого серебряного подсвечника от той же раки, сделанного по рисунку Васнецова. Также из имущества собора изымали иконы, «представляющие интерес в антирелигиозной работе», и передавали их в Антирелигиозный музей.
Состояние здания собора тоже оставляло желать лучшего: протекала кровля, а денег на ремонт не поступало. По этой причине приходилось не раз закрывать собор для посетителей. О состоянии собора почти нет сведений и на период Великой Отечественной войны. Известно только об укреплении некоторого количества его икон в мастерских Третьяковки. В послевоенный период начались систематические работы по укреплению икон и фресок уже в соборе.
С 1954 года возобновляются экскурсии в только что отреставрированный Успенский собор, а с 20 июля 1955 года Кремль становится открытым для посетителей. Но превращение Успенского собора в настоящий музейный комплекс начинается лишь с 1960-х годов, после передачи музеев Кремля в ведение Министерства культуры СССР. Кроме того, с 1962 года началось комплексное архитектурно-археологическое исследование собора. С середины 70-х начался новый этап широкомасштабных работ по реставрации собора. Реставрация основывалась на исследовании 60-х годов.
В 1980 году собор был открыт на время проведения Олимпиады. Далее снова последовало закрытие на реставрацию. Собор был открыт вновь лишь в 1983 году, но одновременно проводилась реставрация живописи. Экспозиция была представлена полностью только в 1995 году. С 1991 году в Успенском соборе возобновились праздничные богослужения. В настоящее время собор выполняет функции музея и храма.