Одной из главных причин изменений в архитектуре и внутреннем убранстве храма были бесконечные пожары. Из них выделяется более десятка особо крупных, от которых пострадал храм. После подобных бедствий в соборе, как правило, производились какие-то работы по устранению их последствий - ремонты, починки, перестройки и, возможно, новые росписи.
Так, вероятно, после пожара 1217 года на Ярославовом дворище, первоначальные окна алтаря были сужены. В 1299 году храм, в числе других двенадцати, упоминаемых Первой и Третьей Новгородскими летописями, сгорел и вскоре был вновь возобновлен усердием князя и горожан. В XIV веке храм горел в 1325, 1340 ("Великий пожар") и 1388 году. Эти пожары повлекли за собой вторую переделку окон алтаря - их проемы были частично заложены и превращены в узкие амбразуры.
Значительные изменения в облик храма внесло устройство в XIV веке северного притвора. Для этого в западном прясле северной стены (перед нартексом) был прорублен портал. В этот же период для защиты собора от сырости были заложены и надставлены кирпичом пазухи сводов и закомар.
Большой ущерб храму нанес пожар 1462 года, который возник в самом соборе в полночь, после торжественной службы в честь престольного праздника: По-видимому, после этого пожара в соборе проводился обширный ремонт, во время которого появилось междуэтажное перекрытие в виде сплошного наката бревен. В связи с устройством подцерковья были подняты окна основного объема и вновь переделаны окна в алтарной части. Для прохода из алтаря в боковые апсиды, вероятно, стали использоваться древние световые пролеты, растесанные в нижней части до уровня бревенчатого настила.
В последней четверти XVII века храм вновь пережил серию сильных пожаров. Во время пожара 16 мая 1679 года сгорели три верхних ряда иконостаса и, возможно, деревянное междуэтажное перекрытие (в 1682 году вместо него в подцерковье устраиваются каменные своды), все деревянные оконные заполнения, западная паперть и часть кровли.
Известно, что еще в 1661 -1662 годах собор был пятиглавым — таким его изобразил путешественник А. Мейерберг. На гравюрах начала XVIII века он изображен уже с одной главой. Вероятно, эта перемена произошла в 1679 или 1696 году: именно тогда проводились ремонты кровли на древнем объеме собора и его покрытие было переделано на четырехскатное. По-видимому, тогда же были скрыты на чердаке остатки малых барабанов. Диагональные же окна центральной главы были заложены кирпичом "в елку" еще в XIV веке. Четыре оставшихся окна, ориентированных по сторонам света, были уменьшены закладкой нижней части проемов.
В древности собор имел с запада каменную паперть. После галереи Софийского собора это была, вероятно, одна из самых ранних галерей в новгородских храмах. На ее месте после пожара 1461 года была выстроена деревянная паперть (одновременно с устройством деревянного междуэтажного перекрытия). В 1688 году, после очередного пожара, ее сменила новая каменная паперть, которая располагалась вдоль всего западного фасада собора и имела глубину ныне существующей пристройки XIX века, которая в свою очередь, появилась в 1809 году.
Северная пристройка существовала еще в XIV веке. Около 1688 года она была разобрана, а в 1822 году на ее месте появилась ныне существующая, с фасадом, украшенным миниатюрными ионическими колоннами. В ней были устроены угольник (помещение, где разжигали уголь для каждения) и подсобные помещения.
В восточной стене северной части нартекса (в подцерковье) сохранились две широких ниши с цемяночной обмазкой вырубленных поверхностей, свидетельствующие о том, что здесь еще в домонгольский период (хотя уже после окончания строительства собора) была устроена крещальня. Вероятно, это произошло уже после того, как княжеский дворцовый храм был превращен в городской. Тогда же, около середины XII века, с появлением в южной части нартекса лестницы, ведущей на хоры, в его восточной стене был растесан дверной проем для входа на лестницу из основного объема. В конце XVII века, после разборки лестницы и устройства междуэтажного перекрытия на каменных сводах, восточные участки стен нартекса в верхнем помещении собора были разобраны до ширины боковых нефов и превращены в арки. В 1999 году, в связи с новыми открытиями фресок XII века в подцерковье, каменное междуэтажное перекрытие в южной части нартекса было разобрано и заменено плоским деревянным, расположенным несколько выше обнаруженных участков древней росписи. На перекрытии установлена новая металлическая винтовая лестница на хоры.