В 2000-2001 гг. выполнена реставрация барабанов глав собора, включавшая расчистку старых отделочных слоев, реставрацию кирпичной кладки, обмазку и побелку, а также ремонт и отделку оконных рам. В процессе работ проведены исследования по первоначальным белокаменным оконным обрамлениям. В 2001 г. на восточном фасаде собора произведена очистка белокаменной кладки пароструйной машиной, вычинка углового участка северной лопатки с заменой облицовки из белого камня в месте расположения кованой внутристенной связи. Растрескивание и отслоение белокаменных блоков произошло из-за коррозии металла замка связи. В местах глубокой утраты на фасаде лицевого слоя камня сделаны докомпановки специальной мастикой на основе белого цемента и каменной крошки. На отреставрированных участках белокаменной кладки выполнены экспериментальные покраски, имитирующие цвет и фактуру натурального камня.
В 2000-2001 гг. отреставрирована наружная живопись над южным порталом и в закомарах восточного фасада Успенского собора.