В ходе реставрационных работ специалисты обнаружили фрагменты фундаментов более древних храмов, стоявших на этом месте. Это собор времен Ивана Калиты, который относится к 1327 году, и фрагменты собора архитекторов Кривцова и Мышкина, который, согласно летописям, был разрушен в 1474 году из-за землетрясения. После этого в Россию были приглашены итальянские мастера, которые возвели на этом фундаменте уже ныне существующий собор.
Обнаруженные фрагменты считаются самыми древними из найденных на территории Кремля. Однако, пока они скрыты от глаз посетителей: археологи планируют раскрыть еще четыре шурфа, чтобы понять, в каком состоянии находятся эти фундаменты, и можно ли будет в дальнейшем сделать археологические окна для демонстрации их посетителям.