Центральная церковь собора освящена в честь праздника Покрова Пресвятой Богородицы. Для того, чтобы наглядно представить посетителям музея насыщенную историю памятника в ее нынешнем облике была с одной стороны воссоздана фресковая роспись «под кирпич», характерная для облика собора времен Ивана Грозного, с другой — сохранены иконостас и выполненные масляными красками изображения святых и цветочные орнаменты XVIII–XIX вв. Ввиду сложной планировки собора роль главного парадного входа, который, как правило, располагается напротив обращенного к востоку алтаря, была в соборе частично перенесена на западный участок окружающей центральную церковь внутренней обходной галереи. Поэтому в отличие от остальных участков здесь в качестве перекрытия был использован уникальный для русской архитектуры XVI в. кессонированный «плоский свод», называемый так за свою исчезающе малую высоту. Вместе с воссозданной здесь же первоначальной росписью «под кирпич» это позволяет в полной мере погрузиться в эпоху Ивана Грозного.