Успенский кафедральный собор в Коломне был основан в 1379 году святым князем Димитрием Донским в честь победы русских войск над Золотой Ордой на реке Воже. В 1380 году, перед Куликовской битвой, князь молился в этом строящемся храме. После победы собор был завершен и стал главным в Коломенской епархии, основанной в 1353 году.

Донская икона Божией Матери, святыня храма, сопровождала князя в его подвиге на Куликовом поле. Этот образ, созданный Феофаном Греком, был очень почитаем в России. Перед ним молился царь Иван Грозный перед Казанским походом, а после победы увез икону в Москву, оставив для коломенского собора два точных списка.

Считается, что Феофан Грек участвовал в росписи храма в 1392 году. В нижнем храме находились престолы в честь Успения Божией Матери и святого Димитрия Солунского, а в верхнем, святого Никиты и святителя Леонтия Ростовского. В соборе хранились мощи святого Иоанна Предтечи и преподобного Стефана Савваита. Храм был богато украшен иконами в серебряных окладах и шитыми пеленами, одна из которых была вышита Софией Палеолог. Собор славился своей библиотекой и был местом захоронения коломенских архиереев.

С 1581 по 1586 год здесь служил святитель Иов, первый Патриарх Московский и всея Руси. Собор, основанный Димитрием Донским, простоял до 1672 года, когда его разобрали из-за ветхости. На его месте зодчий Мелентий Алексеев построил новый пятиглавый храм, используя белый камень старого собора. В это же время была возведена шатровая колокольня, примыкающая к Тихвинскому храму. В 1804 году собор был заново расписан. В начале XIX века настоятелем был протоиерей Михаил Дроздов, отец святителя Филарета, который также служил и проповедовал здесь.

В 1880 году в соборе отмечали 500-летие Куликовской битвы. В 1820-е годы церковным старостой был Димитрий Вдовин, канонизированный в 2002 году. В 1929 году храм был закрыт и разграблен, а захоронения архипастырей разорены. В 1989 году собор вернули верующим, и после реставрации 29 августа 1999 года его освятил Патриарх Алексий II.