В 1471 г. с храмом случилась катастрофа – «во граде Юрьеве в Полском церковь камена святый Георгий, а придел святая Троица, а резаны на камени вси, и развалилися вси до земли…». К счастью, собор обрушился не весь, а по диагонали – рухнула глава, увлекая за собой восточную часть храма, в то время как северная и западная стены почти полностью уцелели. Великий князь Иван III, узнав о катастрофе, незамедлительно поручил восстановление рухнувшей постройки мастеру В.Д. Ермолину, который в том же году и приступил к работе. Восстановить собор Ермолину удалось, правда, не в первоначальных формах – была понижена высота здания, был сделан иной барабан и глава. После восстановления в 1471 г. от собора 1230–1234 гг. сохранились с запада первый ярус притвора и северная половина стены до верха аркатурно-колончатого пояса; с востока – цоколь апсид; с юга – притвор и прилегающие стены (ближе к углам они сохранились лишь до цоколя); с севера – притвор и наиболее значительная часть стен собора.
Что касается резьбы на стенах, то, собирая резные камни от рухнувших стен, он пытался понять, как они располагались, и несколько композиций ему удалось собрать. Но в целом он ставил камни в стены как попало (некоторые камни, как читают исследователи, вообще были вставлены гладкой стороной наружу и изображением внутрь), и в результате храм получил такой необычный и загадочный облик, что некоторые ученые даже были склонны видеть в этой декорации какую-то, якобы еще невыясненную, «символику» зодчих русского Средневековья. В Троицком приделе храма, располагавшегося у северо-восточного угла собора, был похоронен князь Святослав. Однако развитие владимиро-суздальской архитектуры также было прервано монгольским нашествием.
Рубеж XII–XIII вв. стал для русского зодчества переломным. В результате нашествия монголов архитектура Древней Руси понесла невосполнимые утраты. Строительная деятельность практически во всех русских землях (даже в Новгороде, не затронутом нашествием) была прервана, что имело своим следствием распад и исчезновение строительных артелей, утрату мастеров, владевших навыками строительства, забвение строительных методик, передававшихся в основном изустно.
В то же время в первой половине XIII столетия формируется новый тип храма, который окончательно отрывается от создавшего его византийского прототипа. «Если поставить в один ряд памятники древнерусского зодчества XI, XII и XIII вв., – писал О.М. Иоаннисян, – нетрудно заметить, что последние уже лишь в общих чертах сохраняют воспринятую в конце X в.