Иван III добился объединения русских земель. Но строй и облик государства окончательно определились лишь при его внуке, Иване IV, Грозном. Все искусство той эпохи было связано с богословием и ориентировано на русскую старину.
В период раздробленности церковная жизнь в разных землях утратила единообразие. В княжествах появились свои святые и житийная литература, местные особенности в обрядах. Один из самых значительных культурных проектов XVI в. по преодолению разобщенности в церковной жизни страны был осуществлен в Новгороде, оставшемся крупнейшим культурным центром России даже после его подчинения Москве. Новгородский архиепископ Макарий, ставший митрополитом «всея Руси», взялся за составление полного собрания всех «святых книг, которые в Русской земле обретаются». Взяв за основу самый популярный сборник для ежемесячного чтения «Четьи Минеи», которые включали исключительно жития святых и некоторые поучения, Макарий, объединив усилия книжников, переводчиков и писцов, переработал множество священных книг, житий, посланий за двенадцать лет. Ради объединения церкви был составлен единый пантеон чудотворцев.
Символом патриархальности Московской Руси стал свод житейских правил и наставлений «Домострой», составленный при участии любимца царя священника Сильвестра.
При Иване IV было введено на Руси книгопечатание. Сразу же после коронации царь начал хлопотать об устройстве типографии в Москве и обратился к датскому королю с просьбой прислать печатников, дабы научить печатному делу русских мастеров. Некоторое время спустя в центре столицы был открыт печатный двор, и в качестве главного мастера поставлен Иван Федоров, который вместе с помощником Петром Мстиславцем напечатал первую книгу «Апостол». Иван Федоров был одним из образованнейших людей своего времени и смог издать текст священной книги, выправив древнерусский канонический текст по греческим оригиналам.
Самым выдающимся литературным памятником времени Ивана Грозного был Лицевой летописный свод (летопись с рисунками), получивший во времена правления царя Алексея Михайловича название Никоновского, поскольку один из списков свода принадлежал патриарху Никону. Летопись имеет более десяти тысяч листов и шестнадцать тысяч миниатюр. Традиционно первые тома посвящены библейской истории. Затем следует хронограф -всемирная история и далее летопись, посвященная русской истории. Свод включает большое число повестей и сказаний, ранние летописные тексты. Составители свода использовали византийские источники с целью соединить историю Византии и Руси и представить Ивана IV прямым потомком и преемником римских и византийских императоров. Лицевой свод стал своеобразной исторической энциклопедией Московии.
Ориентация на русскую старину проявилась и в такой своеобразной форме, как появление столпообразных шатровых храмов. Родоначальником целого ряда таких храмов стал храм Вознесения в селе Коломенском под Москвой, сооруженный по велению Василия III в честь рождения наследника - Ивана IV. Это была первая каменная шатровая постройка, форма которой, как сообщала летопись, «не бывала прежде того на Руси».
Происхождение каменных шатровых церквей XVI в. восходит, очевидно, к национальному строительному опыту. Поскольку на Руси леса было всегда в изобилии, строили главным образом из дерева, и в русском народном зодчестве с давних пор существовала традиция шатрового завершения деревянных крепостных башен и деревянных церквей с шатровыми главками.
Храм Вознесения - необычное для церковного зодчества сооружение, ибо в нем отсутствует алтарная апсида. Из высокого подклета с гульбищем и живописными лестницами вырастает могучий «столп храма», органично переходящий через многоярусный пояс килевидных кокошников в восьмерик (архитектурное сооружение, имеющее в плане восьмиугольник). Завершает всю конструкцию устремленный в небо шатер, украшенный по граням и по плоскостям сеткой тесаных камней, словно жемчугом.
Храм Вознесения, легкий, устремленный ввысь, удивительно гармоничный, является в то же время торжественным монументом. В нем нашел воплощение художественный идеал времени и очевиден разрыв с византийской традицией. Помимо оригинальной архитектурной идеи, строение поражало современников и архитектурным декором: характерными для западноевропейской архитектуры капителями и карнизами, треугольными вимпергами и орнаментальным узором кирпичной кладки самого шатра. Таким образом, при строительстве каменной церкви в традициях русского деревянного зодчества были использованы элементы античного ордера и готики.
При Иване Грозном традиция постройки шатровых храмов нашла продолжение в постройках храмов-монументов. Так, в ознаменование венчания Ивана IV на царство недалеко от Коломенского, в селе Дьяково, где жили царские слуги и дьяки, соорудили церковь Усекновения главы Иоанна Предтечи. В дьяковской церкви зодчие объединили на одном фундаменте пять восьмигранных столпов, как бы пять отдельных церквей, увенчанных шлемовидными куполами. Поскольку шатровые храмы в великокняжеских селах Коломенском и Дьякове выполняли функции домовых церквей, внутри они довольно тесные.
В композиционном плане церковь в Дьякове была непосредственной предшественницей собора Василия Блаженного. Причем сходство архитектурных, композиционных и декоративных приемов позволяет считать, что оба здания были построены Бармой и Постником. Храм Покрова Пресвятой Богородицы «на рву» был сооружен в честь покорения Казанского ханства. Сооружению каменного храма предшествовала постройка на этом месте семи деревянных церквей вокруг восьмой каменной, посвященных тем святым, на дни празднования которых приходились ключевые события казанского похода. Новый каменный храм царь повелел построить так же. Центральная шатровая церковь храма окружена разными по высоте восемью церквами, добавленный для симметрии придел посвящен возвращению Ивана Грозного из похода и созвучен празднику входа Господня в Иерусалим. Храм представляет собой сложную в плане звездчатую форму. Все части его поднимаются из единого мощного каменного помоста и соединяются галереей-гульбищем. Столпы церквей в большинстве своем имеют форму восьмерика, идущую от традиций деревянного зодчества.
Декоративное убранство собора необычайно богато: ярусы полукруглых и граненых кокошников разных размеров, остроугольные «стрелы», ребра шатра, украшенные металлическими спиралями, а грани - глазурованными звездами. С течением времени внешний облик собора изменился. В конце XVI в. к нему был пристроен придел Василия Блаженного, а в 70-х годах XVII в. - колокольня, парадные лестницы и крыльца.
Приверженность Ивана Грозного старине обусловила появление огромных соборов - Софии в Вологде, которую царь решил сделать столицей опричнины, и Успенского в Троице-Сергиевом монастыре. Оба собора размерами намного превосходили Успенский собор московского Кремля и относились к архаическому стилю, представляя собой, по определению Д.С.Лихачева, «вторичный монументализм». Уступал им в размерах, но с абсолютной точностью воспроизводил их пропорции и общий тяжеловесный облик Покровский собор в Александровской слободе, где Иван Грозный основал монашеский орден.
Время правления Ивана IV нельзя назвать счастливым для русской живописи. Гармония образов, светящаяся колористическая палитра Андрея Рублева и Дионисия сменились маловыразительными иллюстративно-аллегорическими образами. Создавались циклы фресок на исторические сюжеты, иллюстрирующие идею божественного происхождения царя, преемственности его от римских и византийских императоров. Появились первые опыты исторического портрета. Свидетельством тому служат изображения Василия III, Ивана IV, царя Федора на фресках Грановитой палаты, считающиеся ранним опытом древнерусской портретной живописи. Композиции изобилуют символами. Иллюстрация к притче Василия Великого о добродетелях и пороках включает тщательно выписанные аллегорические фигуры, напоминающие аналогичные фрески Джотто в капелле Скровеньи в Падуе, созданные им двумя столетиями ранее. Разум изображает «девица стояща... пишет в свитке», Безумие - «муж наг, ризы с себя поверг долу», Блуд - «жена малонаклонная, обратившаяся вспять», Правда - «девица стояща, в руке держит весы».
В период правления Грозного усилились эсхатологические настроения, вызванные ожиданием второго пришествия и Страшного суда. Резня и погромы, учиненные по всей Руси опричниками, обусловили болезненное пристрастие к апокалиптическим сюжетам. Сцены мучений изображались мастерами с предельной экспрессией и подчас отталкивающим натурализмом.
Отличительной чертой живописи XVI в. стала также перегруженность деталями, фигурами, предметами. Иллюстрируя жизнь святого или притчу, художники буквально воспроизводили каждое слово Священного Писания и даже отвлеченные догматические понятия и символы.
Характерным памятником настенной живописи этого времени являются фрески Смоленского собора Новодевичьего монастыря. В стенописи прослеживаются две темы: тема победы и славы и тема объединения русских земель под эгидой Москвы, создания Русского государства. Тема победы была представлена образом Богоматери Одигитрии, покровительницы Смоленска. Она помещена над иконостасом. По бокам от нее, на краях алтарных столбов, изображены «военачальники небесных сил» - архангелы Михаил и Гавриил. Множество фигур воинов, святых, покровителей русских князей в ратном деле, помещены на других столбах храма.
Вторая тема трактуется образами причисленных к святым князей, чьи княжества были объединены под властью Москвы. Представлены также сюжеты, отражающие личную жизнь Василия III. По композициям и пропорциям росписи напоминают дионисиевские фрески в Ферапонтовой монастыре, они парадны и торжественны.
Во времена Ивана Грозного наметились изменения в иконописном каноне. Икона стала изображать скорее идеи, нежели лики. Примером здесь может служить икона «Церковь воинствующая», посвященная знаменитому походу на Казань. В ней религиозная символика подчинена политической идее, что сказалось и на обилии фигур, распределенных тремя широкими потоками, и на необычном, вытянутом по горизонтали формате, и на множестве подробных деталей в одежде, снаряжении, позах.
Войны Грозного привели к тому, что сооружение больших каменных крепостей на Руси надолго прекратилось. Однако уже при Федоре Иоанновиче Борис Годунов, будучи его опекуном, осуществил ряд крупных фортификационных проектов в интересах обороны государства. В конце XVI в. «городовой мастер» Федор Конь окружил Москву новым кольцом укреплений, получившим название Белого или Царева города, замкнувшего в себе Китай-город с его мощной стеной. Далее было кольцо деревянных укреплений Земляного города. В целом сто две башни плотно окружили Москву. А дальше от нее шло кольцо крепостей-монастырей: Иосифо-Волоколамский, Новодевичий, Кирилло-Белозерский и др. В тот же период развернулось строительство кремлей в Нижнем Новгороде, Туле, Смоленске, Коломне. Особую выразительность монастырским крепостным сооружениям придавали покрытия башен в форме деревянных шатров, прочно укрепившиеся с этого времени в декоративном убранстве построек самого различного назначения.
В 1598 г. Годунов стал царем. Желая прославить свое имя, он развернул строительные работы в Кремле. На два яруса была надстроена колокольня Ивана Великого и на ней сделана надпись, прославляющая царя; построен храм Вознесенского монастыря в Кремле. Москва обрела, по выражению летописца, «красоту и величество царствующего града». Сложился определенный тип построек - это четверик точных пропорций, выстроенный «как по линейке», пятиглавие, пирамидальный со всех точек зрения силуэт, три апсиды, симметрия боковых приделов и галерей, кокошники, аркатурные пояса. Все эти архитектурные особенности объединяются понятием «годуновский классицизм». В этом стиле построены 
старый собор Донского монастыря, здания Ипатьевского монастыря в Костроме, церковь Преображения в Вяземах и церковь Троицы в селе Хорошево.
Борис Годунов и члены его рода проявляли большой интерес к искусству, поощряли живописцев, заказывая им фрески и иконы. Была заново расписана Грановитая палата, фрески которой выражали идею кротости и милосердия царской власти, в противоположность фрескам времени Ивана Грозного, прославляющим военные завоевания правителя. По инициативе Ирины Годуновой, удалившейся после смерти Федора Иоанновича в Новодевичий монастырь, вновь был расписан Смоленский собор этого монастыря.
Некоторые искусствоведы считают возможным говорить об особой годуновской школе иконописи конца XVI в., противопоставляя ей строгановскую школу. «Годуновские письма» представляют собой своеобразный синтез различных иконописных школ, сложившихся в различных регионах Древней Руси: киевской, новгородской, псковской, ростовской, ярославской. Возникновение строгановской школы связывают с иконописной мастерской Строгановых, богатых купцов из Сольвычегодска. Но мастера, представлявшие эту школу, были царскими мастерами из Москвы и писали иконы по заказу царя Федора и Бориса Годунова.
Характерной особенностью икон строгановской школы являются прежде всего их очень небольшие размеры и детальное, точное письмо, которое современники называли «мелочным письмом». Основные стилевые черты строгановской художественной манеры - это изысканный рисунок, богатство красок, сложная многофигурная и многоплановая композиция. Одна из особенностей строгановской школы - правдивое изображение природы. Причем композиции всегда включают пейзаж с низким горизонтом, а фон заполнен причудливыми облаками и «явлениями». Фигуры святых тонкие, изящные и очень вытянутые вверх.
Поскольку во время смуты строгановские владения не были разорены, наибольшее количество икон «мелочного письма» сохранилось в их коллекциях, что и породило название иконописной школы. Типичные образцы строгановских икон - «Никита-воин» Прокопия Чирина, «Чудо Георгия о змие», «Чудо Федора Тирона» Никифора Савина.
На иконе «Иоанн Предтеча в пустыне» неизвестного мастера впервые в русском искусстве изображена опушка леса, где деревья с кудрявыми золотыми кронами выделяются на фоне темной чащи и светлого неба. В лесу видны скачущий олень, жираф, лев, и над всем царит образ Иоанна Предтечи. Это первый образец русской пейзажной живописи.
Иконы строгановской школы занимают особое место в древнерусской живописи, это драгоценные изделия, предназначавшиеся не столько для храма, сколько для сокровищницы.