Архитектурным прообразом Софийского собора является Успенский собор (1475—1479 гг.) Московского кремля. Общая композиция и многие детали оформления собора в Вологде, при этом традиционны пятиглавым шестистолпным храмам первой половины — середины XVI века.
Софийский собор — прекрасный тип кубического храма, возникший несомненно под влиянием форм зодчества, получившего своё начало при Иоанне III. Быть может и не без основания авторство проекта собора приписывается ученику А. Фиораванти.
— Г. К. Лукомский. Вологда в её старине. 1914 год.[19]
Копирование московского Успенского собора — характерная черта русской архитектуры XVI века. Сходство двух построек проявляется в шестистолпной конструкции. Однако по внешнему декоративному убранству вологодский Софийский собор ближе к памятникам Новгорода: отсутствуют аркатуры, бусины портиков и другие архитектурные элементы фасада московского Успенского собора. Аркатуры отсутствуют не только на стенах, но и на барабанах глав. Отсутствием аркатурно-колончатого пояса Софийского собора отдалённо напоминает Успенский собор (1515 г.) в Тихвине.
В плане Софийский собор также отличается от московского Успенского собора. Равное расстояние между столпами последнего образует сетку из двенадцати одинаковых квадратов, тогда как в Софийском соборе главные нефы расширены за счет боковых. В Софийском соборе три апсиды, в Успенском их пять. План Софийского собора больше напоминает предшествующие ему шестистолпные храмы: ростовский Успенский собор (1508—1512 гг.), Преображенский собор Хутынского монастыря (1515 г.), новгородскую церковь Никиты Мученика (середина 1550-х) и др. То есть, план собора в Вологде формировался в традиции шестистолпных пятиглавых храмов XVI века.
Ещё одна отличительная черта от Успенского собора Московского кремля — кресчатая форма столпов. Такие столпы были характерны для первой половины — середины в XVI века начиная с Архангельского собора в Москве (1505—1508 гг.)[18]. Софийский собор не имеет настенных лопаток, характерных для большинства шестистолпных храмов рассматриваемого периода. В этом отношении, например, внутренних настенных лопаток не было предположительно и у Успенского собора (1554—1558 гг.) в Великом Устюге и Христорождественского собора (1562 г.) в Каргополе.
Тип перекрытия в вологодском соборе восходит к Успенскому собору в Москве, где впервые была применена система палатного перекрытия крестовыми сводами, расположенными на одном уровне. Благодаря этому, внутренне пространство получило черты зального типа, а не крестово-купольного. Следовательно, Софийский собор в Вологде нельзя считать крестово-купольным храмом. Некоторое отличие в типе перекрытия собора в Вологде связано с тем, что средний компартимент западного поперечного нефа перекрыт коробовым сводом. То есть, палатным характером обладает лишь пространство для молящихся, а интерьер алтарной части дифференцирован по сравнению с ней. Данное сочетание перекрытий впервые было применено в суздальском Покровском соборе (1510—1513 гг.) Покровского монастыря[5].
Апсиды. Восточная стена
| 
Западное крыльцо. Действующий вход в собор
| 
Перспективный южный портал с фресками
| 
Северная стена и портал
|