Однажды, направляясь на паломничество в Киев, царь Алексей Михайлович сделал остановку в Гремячем монастыре. Его поразила красота этого места, и на монастырской горке, позже названной «Беседой», по преданию, ему явилась Пресвятая Богородица и долго с ним беседовала. Вскоре благочестивый царь выделил средства из казны на строительство в монастыре большого каменного собора в честь Успения Божией Матери.

Величественный пятиглавый Успенский собор был возведен и освящен в 80-х годах XVII века. Изначально к собору примыкала невысокая открытая галерея в виде паперти, а с южной стороны находилась небольшая деревянная колокольня. На ней был 15-пудовый колокол с надписью, что он был отлит в 1674 году стараниями настоятеля Корнилия и братии. К началу XIX века деревянная колокольня обветшала, и была построена новая в стиле классицизма. Ранее к западной части трапезной примыкала кирпичная кухня, но позже её разобрали, а кирпичи использовали для строительства колокольни.

В 1764 году, после упразднения Гремячей обители, монастырские храмы стали приходскими, а вся земля внутри ограды превратилась в некрополь.

Революционные события мало повлияли на внешний вид монастырских храмов, и богослужения продолжались до 1935 года, когда обе церкви в селе Гремячево были закрыты. Местные жители разобрали храмовые иконы по домам. В 90-е годы, когда богослужения возобновились, одна икона вернулась в монастырь, образ святого Илии Пророка, а икона Успения Пресвятой Богородицы была передана в московский храм Илии на Обыденке. Сегодня собор восстановлен, и в нём проводятся службы.