Обращаясь к рассмотрению рельефов, следует помнить, что они сильно пострадали за многовековую жизнь памятника, вызвав многочисленные замены новыми рельефами и иное расположение древних. В связи с этим следует сказать о несуществующих древних частях здания, отломанных «реставраторами» Николая I и известных нам по старым рисункам. Собор был окружен с трех сторон закрытыми галереями, достигавшими колончатого пояса, а западные трети его боковых фасадов прикрывали на всю высоту вводившие на хоры пристройки (илл. 31). Симметрично поставленные лестничные башни выступали по сторонам западного фасада, подобно охранявшим вход крепостным вежам; это сходство усиливалось их первоначально шатровыми золочеными покрытиями. В то же время эти башни явно напоминали могучие лестничные башни на углах галерей киевского Софийского собора, образ которого и теперь жил в сознании князя и его зодчих, взывая к соревнованию. Вторые, восточные звенья пристроек служили переходом к арочным проемам, вводившим на хоры. Эти пристройки были также украшены резным камнем. К северу и югу от собора шли новые звенья переходов, связывавшие его с крыльями дворцовых зданий, в ансамбле которых дворцовому храму принадлежало центральное место. Устроенная над галереями в позднейшее время кровля сильно повредила пояс и особенно резные фигуры святых меж колонок. Верхние окна были частью заложены, частью растесаны. Только в наше время ученые смогли установить и выделить эти доделки и подделки и понять, что существующее здание собора было частью сложного архитектурного целого. Таким образом, оказывается, что строительство собора велось очень странным, с нашей точки зрения, способом. Сначала возводился самый храм в том виде, как мы его видим теперь, очень продуманно украшенный со всех сторон, хотя было ясно, что его пояс скроет галерея, что резьба западных членений боковых фасадов будет закрыта башнями переходов, которые также входили в замысел постройки как необходимые части, осуществлявшие связь с хорами. Видимо, такая организация строительства была вызвана какими-то неясными нам особенностями разделения труда внутри корпорации строителей, которые отделывали «начисто» и целиком каждую часть ансамбля вне зависимости от ее немедленной обстройки. С этой любопытной чертой средневековой архитектурной практики мы встретимся снова в Боголюбове.
Сломка николаевскими «реставраторами» древних башен и галерей ослабила конструкцию собора. Появились грозные признаки разрушения: лопнули его паруса и подпружные арки, началось расслоение столбов под хорами и западной стены. И только многолетним и самоотверженным трудом архитектора-реставратора, старого владимирца А. В. Столетова, памятнику была возвращена жизнь.
Резной убор собора кажется одинаковым на всех трех его фасадах; лишь на восточном он скромнее — здесь только пояс колонок протянут по верху расчлененных тонкими полуколонками апсид, а вместо фигурок святых в него вставлены плоские орнаментальные рельефы. Сразу же отметим главные группы поздних рельефов. Их, в общем, сравнительно немного. На южном фасаде к ним относится, например, композиция Крещения в западной закомаре. В аркатурном поясе большинство фигур святых — поздние; они отличаются от древних либо своей плоскостностью (на западном фасаде), либо наивной грубоватостью (на северном фасаде).
В центральных закомарах фасадов трижды помещена прекрасно исполненная фигура библейского царя-псалмопевца и пророка Давида. Положение и величина фигуры говорят о ее ключевом значении в декоративной системе фасада. Вокруг нее и ниже расположены отдельные рельефы, по существу, не связанные с фигурой Давида. Ряды растительных мотивов чередуются с рядами чудищ, зверей, птиц, скачущих всадников, святых и агелов. Самый состав рельефов очень интересен — из 566 резных камней трех фасадов (кроме пояса) только 46 изображений христианского характера. Они тонут во множестве фантастических и сказочных образов: основную массу рельефов (470) составляют изображения растений, птиц и зверей. Есть несколько сцен борьбы зверей и грифонов, охоты и пр. Поэтому смысл резного убора храма не может быть полностью разъяснен, исходя из церковных песнопений и текстов.