Иван III Московский возобновил храм в середине XV века. Неоднократно молился в храме Рождества Богородицы сам Иван Грозный. После побед, царь приказал поставить собор на подклет, выполняющий роль хранилища вооружения. Особый дар принесли царь Федор и царица Ирина в конце XVI в., подарив собору покров с изображением Петра и Февронии на бархате.

Кстати, мощи Петра и Февронии изначально находились в Храме Рождества Богородицы. Рядом с храмом была возведена небольшая деревянная церковь Петра и Февронии, которая просуществовала вплоть до конца XVIII века. На ее месте построили трехъярусную колокольню.

На южной стене храма хранился венок с могилы царя Александра II. Его пожаловал царь Александр III в память посещения Мурома своим сыном.
В 1924 г собор разграбили, некоторые иконы, частично утварь и мощи святых Петра и Февронии передали в краеведческий музей. Еще через 10 лет храм был передан в пользование военного ведомства, которые перед дверьми храма создали футбольное поле, а в качестве раздевалки использовали колокольню. Перед войной собор разобрали. Колокольню трогать не стали, т.к. она заменяла собой пожарную каланчу.

В настоящее время на месте когда-то великого Собора Рождества Богородицы разбит городской парк им. Ленина, известный многим как «Окский».