Перед входом располагались низкие притворы, завершавшиеся посводной кровлей. Пирамидальность построения объема собора особенно подчеркивалась с востока, где пониженные боковые апсиды составляли переход к средней. Храм завершался тремя главами (над средокрестием и над западными угловыми частями) на барабанах с вертикальными тягами. Стены собора разделялись пилястрами с полуколоннами с резными капителями на три части и заканчивались закомарами. Вверху они были украшены аркатурным карнизом. Окна в три яруса и окна на барабанах глав имели полукруглые завершения: их узкие щелевидные проемы были заполнены мелкими круглыми стеклами, вставленными в деревянную колоду. Двери, вероятно, железные, были отделаны медными пластинами с рисунком золотой наводкой по черному лаку. Кровли были, по-видимому, медные, красивого зеленого цвета или позолоченные, а по сводам свинцовые. Высота Успенского собора была 161 тмутараканских саженей, то есть 25 м.
Внутри собор имел хоры над нартексом. Стены были оштукатурены и покрыты фресковой росписью, орнаментальной и тематической. Использовалась и облицовка мрамором. Полы были из керамических поливных плиток желтого и зеленого цветов. У западной пары столбов средокрестия располагались каменные подиумы для почетных мест. В алтаре полукругом возвышались места для священников.
Строительство Успенского собора в Старой Рязани утверждало права Олега Святославича на Поочье и как бы делало Старую Рязань стольным городом Муромо-Рязанского княжества в противовес Мурому, который был столицей при первом известном князе Поочья – Глебе (начало XI в.), а с конца XI в. все больше тяготел к Ростову и Мономаховичам.
Олег Святославич не ограничился строительством только в Чернигове и Старой Рязани. Опередив Владимира Мономаха, он возвел в 1111 г. ив Вышгороде церковь в честь святых Бориса и Глеба взамен построенной еще его отцом, но обрушившейся. В Вышгороде, где были похоронены эти святые, в то время начал слагаться их культ, вызвавший соперничество князей. Для сооружения нового храма Олег Святославич привез своего зодчего: „приведъ зъдателя, . . . вьдовь им вьсе по обилу, яже на потребу". Выстроенная им церковь была достаточно величественной, так как в нее, не без ссоры с Владимиром Мономахом, были перенесены из более ранней церкви мощи святых. Этот „зъдатель" был, надо полагать, тот же, что строил собор в Рязани.
Признанный успех храма в Вышгороде, выразившийся в перенесении в него мощей святых, побудил Олега Святославича, вероятно, еще раз воспользоваться услугами того же зодчего и возвести (очевидно, в 1112-15 гг.) собор Бориса и Глеба также и в Старой Рязани (последними исследованиями Г. К. Вагнера подчеркивается относительно ранняя дата постройки). Это строительство окончательно утверждало преемственные права Олега и его брата Ярослава на Поочье и отчасти послужило основанием называть позднее рязанскую епархию – Борисо-Глебской. Старая Рязань стала настоящей столицей княжества, хотя летописные сведения об этом встречаются только с середины XII в.