В 1937 году Успенский кафедральный собор был снесен.
Возрождение церковной жизни в России, начавшееся с празднования тысячелетия Крещения Руси, коснулось и утраченной святыни древнего Ярославля. В 2004 году было принято окончательное решение о воссоздании Успенского кафедрального собора. В этой инициативе сошлись церковные и государственные власти. Был выбран проект московского архитектора А. Денисова для основы строительства, который отличается большей масштабностью и подразумевает в цокольном этаже собора размещение зала церковных собраний, ризницы и трапезной палаты.
26 октября 2005 г. состоялась торжественная церемония освящения закладного камня, которое совершил митрополит Смоленский и Калининградский Кирилл (ныне — Святейший Патриарх). Камень находится за алтарем собора.
Строительство, начавшееся в 2006 году после археологических раскопок, продолжалось четыре года. Строительство велось московской строительной компанией «Корпорация ВИТ» во главе с Виктором Тырышкиным, который взял на себя финансирование всех работ.
В рамках празднования 1000-летия основания г. Ярославля 12 сентября 2010 года Успенский собор был торжественно освящен Святейшим Патриархом Московским и всея Руси Кириллом в сослужении сонма архиереев. Тогда же были помещены на историческом месте ковчеги с мощами святых благоверных князей Василия и Константина и чтимый список Ярославской иконы Божией Матери.
2 октября 2011 года из Феодоровского храма, ранее бывшего кафедральным собором с воинскими почестями были перенесены мощи святых благоверных князей Ярославских Феодора и чад его Давида и Константина.
5 мая 2013 года в день Святой Пасхи молебном перед началом доброго дела положено начало воссозданию соборной колокольни. Строительство начнется после необходимого исследования археологами строительной площадки.
В наши дни Успенский кафедральный собор является архитектурной доминантой и поистине украшением седого Ярославля.