Согласно проведенных исследований была принята такая периодизация строительства Успенского собора: І период (1073-1109 годы), II период (1109 год – вторая половина XII века), III период (ХІІІ-ХУ века), IV период (XVI век – 30-е годы XVII века), V период (1638-1677 годы), VI период (90-е годы XVII века – 1718 год), VII период (1718-1780 годы). В пределах каждого периода было выделено несколько этапов и сформулирован характер и особенности каждого из них. На первом периоде строительства выделяются три этапа – 1073-1087 гг., 1088-1089 гг, 1090-е гг. – 1109 г. На первом этапе кладка первоначального объема собора выполнялась из кирпича-плинфы, размеры которой по М. Холостенко, составляют 37х28х3,5(4)см, 35х29х3,5(4)см, 35 х 27 х4 см, в технике «opus mixtum» и с утопленным рядом, с применением значительного количества валунов. Первый этап в остатках Успенского собора представлен кладкой на известково-цементном растворе типа I по таблице строительных растворов. На этом растворе замурована северная апсида, центральная апсида, северная часть южной апсиды, подбанные столбы, а также нижняя часть южной стены собора в месте ее примыкания к первоначальному притвору.
На втором этапе состав строительных растворов крещальни был почти аналогичен растворам основного объема храма, так же как смальта и характер выкладок фасонных частей собора и крещальни. Размеры плинфы на третьем этапе первого периода строительства собора несколько отличаются от размеров на предыдущих этапах – они меньше и составляют 30x20x4,5 см, 32x21x4 (4,5) см, 33x22x4,5 см, 33x24x4,5 (5) см.
На четвертом этапе, во втором периоде, в целом архитектурный облик Успенского собора остался без изменений, по состоянию на октябрь 1998 года строительных материалов этого этапа не было обнаружено, так же как не выявлено технологических особенностей и строительных материалов пятого этапа: считают, что работы пятого этапа имели исключительно ремонтный характер. К шестому периоду гипотетически можно отнести фрагменты фундамента, примыкающего с юга к южной наружной стене павнего объема собора – по оси внутренней стены между притвором и нефом. В развале южной стены на уровне ее основания была также обнаружена рыжеватая по цвету кладка на растворе типа III сверху кладки фундамента на растворе типа І.
На седьмом этапе в третьем периоде проводились масштабные ремонтные работы, которые заключались в перемуровке сводов, части юго-восточного подбанного столба, подпружных арок и барабана центрального купола, а также в домуровке разрушенной южной стены и южной части южной апсиды. Ремонт кладки выполнялся кирпичом разных размеров. Ремонт собора на восьмом этапе (1235-1470 гг.) заключался в перемуровке сводов, барабана купола и в домурировании разрушенной южной стены и южной части южной апсиды.
Кладка разрушенной южной стены собора была выполнена кирпичом – плинфой XI в. повторного использования, из которого была замурована верхняя часть южной стены, юго-восточный подбанный столб, примыкавшие к нему подпружные арки, а также барабан центрального купола. Южная стена была замурована в технике бутовой кладки: средний слой кладки составлял забутовку битым кирпичом XI в., валунами, кусками цементного раствора, обломками шиферных плит, а облицовка была выполнена в технике равнослойной кладки на белом растворе с подрезкой швов. В основном плинфу повторного использования не очищали от первоначального раствора, который прочно пристал к ней. Кладочный раствор типа V на этом этапе характеризуется отличным от предыдущих растворов составом – с известковым вяжущим и песчаным заполнителем. К раствору примешивалась цемянка из разрушенной кладки XI века. Этот раствор был обнаружен в пределах южной стены с южной стороны и со стороны интерьера. Наряду с применением кирпича-плинфы из разрушенных частей собора происходило изменение строительного материала – появился желобчатый кирпич, размеры которого составляли 25x12x8,5 (9) см, 25x16x9 (9,5) см, 30x15x9,3 (9,5) см. Ремонт верхней части южной стены был выполнен ярко-красным кирпичом и таким же кирпичом были заложены нишиарки на южном фасаде.
Четвертый период в истории строительства Успенского собора состоял из двух этапов. На девятом этапе был построен из кирпича размером 27x14x6,5 см и 28x13x6,5 см Иоанно-Богословский придел. На десятом этапе в период между 1577 и 1625 годами с северной стороны к собору был пристроен Стефановский придел. Примерно в это время к восточной стене была достроена часовня Ельцов. В имеющихся остатках собора следы десятого строительного этапа незначительны. На южном фасаде, в месте примыкания восточной стены Стефановского придела к фасаду собора сохранились остатки кладки придела. Это место чрезвычайно интересно тем, что здесь стыкуются три разновременных строительных этапа с соответствующими растворами – первый этап конца XI века, шестой этап второй половины XII века и десятый этап первой половины XVII века.
Пятый период в истории строительства также состоит из двух этапов. Работы одиннадцатого строительного этапа заключались в перестройке Иоанно-Богословского и Стефановского приделов: оба придела получили снаружи граненые апсиды, над которыми возвышались шестигранные барабаны, увенчанные куполами. Перед южным фасадом был построен Трехсвятительский придел. Кладочный раствор этого этапа относится к типу VI, остатки кладки этого этапа представлены в апсидных частях Иоанно-Богословского и Стефановского приделов. Никаких данных о технологических особенностях и строительных материалах следующего двенадцатого этапа не сохранилось.
В шестом периоде выделен лишь один строительный этап. В имеющихся остатках собора по состоянию на октябрь 1998 года этот этап не обнаружен, технологические его особенности не исследованы. Последний седьмой период строительства Успенского собора состоит из двух этапов. На этом этапе применялся кладочный раствор VIII, остатки этого этапа представляют фрагменты кладки Иоанно-Богословского придела (южная стена на высоту двух ярусов) и Стефановского придела (фундаменты северной стены). На последнем этапе внешние части апсид были сложены раствором типа IX.
