История Рождество-Богородицкого собора уходит в глубь веков. По всей видимости, в начале своего существования он был приходской церковью, построенной не ранее конца XV века. При ней располагалось небольшое монашеское общежитие, позднее оформившееся в монастырь. Поскольку храм размещался на территории посада, то при нем находили приют и упокоение многие поколения посадских людей. Монастырь представлял собой группу келий, стоявших около Рождество-Богородицкой церкви, возможно, обнесенных низкой деревянной оградою. Особенностью его было то, что обитель являлась смешанною, мужскою и женскою вместе, под управлением игумена. Хотя определение Собора 1503 года и воспрещало жить в одних монастырях инокам и инокиням, отзвуки этой практики продолжали сохраняться на Русском Севере даже в XVII веке.
В монастыре, располагавшемся на правом берегу речки Ворожи, возвышались два храма: Рождества Пресвятой Богородицы и Иоанна Милостивого; Патриарха Александрийского. В первой из них, деревянной "на взмоете", с папертью, кроме главного престола, имелись приделы Великомученика Георгия и Мучеников Флора и Лавра. Вторая церковь была теплой, трапезной, деревянной, строенной "клетцки". Построенная, по преданию, на средства, выделенные Государем всея Руси Иоанном III из государевой казны, она была посвящена небесному покровителю Великого Князя. В Рождество-Богородицком соборе среди прочих икон находился явленный местночтимый образ Богоматери Одигитрии, прославленный чудо-творениями и исцелениями, позже, в 1609 году, спасший город от нашествия поляков. На небольшой деревянной "колокольнице" висело всего два колокола и помещались боевые часы, за которыми следил часовой мастер "Некраско-часовик". Вокруг монастыря располагалось сорок келий. Специальным указом Царя Иоанна IV планировалось перевести монахинь к церквам Вознесения и Космо-Дамиановской на всполье, где было решено их поселить, и ограду "заметом оградити".
В 1597 году Рождество-Богородицкий монастырь уже не существовал как мужской, в нем проживали одни монахини. Главный храм его был выстроен вновь деревянным, на каменном фундаменте ("на каменное дело"). В начале царствования Михаила Федоровича Романова обитель была упразднена окончательно, а её храм стал приходской и соборной церковью. К прежним трем приделам добавлены были ещё три: во имя Сретения Господня, Владимирской иконы Божией Матери, Благовещения Пресвятой Богородицы. Таким образом, церковь Рождества Богородицы, построенная в 1622 году, заменила монастырь.
Взамен сгоревшего в 1677 году деревянного храма 30 мая 1685 года заложили фундамент нового каменного собора, а 6 сентября 1691 года его уже освятили. Каменный храм был выстроен пятиглавым, с пристройкою к главной холодной церкви трапезной и четырех приделов, выстроенных позже. Придел же Святых Флора и Лавра упразднили вовсе. Стоимость нового здания составила 930 рублей. Из них 530 рублей пожертвовал царский духовник, протопоп Благовещенского собора в Московском Кремле Меркурий Гаврилович - уроженец Устюжны; 200 рублей поступило от горожан. Ещё 200 рублей - из устюженских таможенных сборов и кружечного двора по указам Царей Иоанна и Петра Алексеевичей. На западной стене собора укрепили храмоздательную доску с надписью темперными красками. Из пяти глав центральная была световой, открытой внутрь храма.
В 1872 году все главы покрыли белой жестью и позолотили. Приделы во имя Великомученика Георгия и Преподобных Зосимы и Савватия Соловецких в том же году разделили ризницей, которая поместилась на паперти. Кроме них, в теплой церкви имелись приделы во имя Иоанна Милостивого, Патриарха Александрийского, и Благовещения, созданные в 1721-1730 годах. Декор храма близок аналогичному декору ярославских посадских храмов конца XVII века. Именно они послужили образцами для многих церквей в пограничных с ярославскими землями районах. В интерьере собора сохранился высокий пятичиновый иконостас работы мастеров московской Оружейной палаты. Среди его икон произведения "Кирилла Иванова сына Уланова". На западной стене собора сохранены иконы конца XVI-начала XVII века деисисного чина прежнего деревянного Рождество-Богородицкого собора. Стилистические особенности и колорит выдают почерк столичных изографов.
В конце XVII века отдельно от собора с юго-западной стороны была воздвигнута величественная колокольня, увенчанная шатром с тремя ярусами слухов. Основу её звона составляли колокола русского и голландского литья. Среди них выделялся Большой колокол весом 120 пудов, бывший вкладом протопопа Меркурия Гавриловича на помин души. Остальные колокола распределялись по своему назначению и весу следующим образом: полиелейный - весом 102 пуда 28 фунтов, вседневные - по 64 пуда 12 фунтов, 32 пуда, 25 пудов. Завершали звон зазвонные колокола весом по 4 пуда каждый. Соборной колокольней восхищался известный художник и искусствовед Игорь Грабарь, относивший её к числу лучших в России. По данным музейного архива Устюжны, ликвидация колокольни, центральных ворот и ограды собора была произведена в конце 1936 - начале 1937 года. В основание колокольни на место выбитых кирпичей были вставлены бревна, которые затем подожгли. Когда бревна сгорели, лишенная опоры красавица-колокольня рухнула под берег речки Ворожи. Ныне ее место отмечает лишь небольшой холмик.
Хотя Рождество-Богородицкий собор оставался действующим до середины 1930-х годов, дни его были сочтены. В 1935 году было утверждено закрытие храма. Хотя община и обжаловала решение областного исполкома в суде, тем не менее этот вопрос не был снят с повестки. Жаловаться в условиях усиления нетерпимости к верующим и репрессий оказалось делом безрезультатным. Гонители на местах превосходили своим усердием столичных...
5 апреля 1936 года собор Рождества Богородицы был закрыт и в том же году передан музею под экспозицию. Каменные часовни с южной стороны соборной ограды постройки 1842 и 1892 годов (последняя - во имя Святителя Николая - построенная на пожертвования горожан и духовенства г. Устюжны в память спасения Императора Александра III и его семьи) были сданы в 1936 году под ларьки для продажи пива и воды. Только с 1936 года в соборе расположился местный краеведческий музей, существующий там и поныне. Здание требует капитальной реставрации и для музейных экспозиций совсем не приспособлено. Из-за нарушения гидроизоляции фундаментов, ветхости кровли и водостоков стены храма пропитываются водой. Разрушается юго-восточный угол правого придела; здание требует срочного ремонта.
Источник: Хрусталев М.Ю. Храмы Устюжны Железопольской. В кн.: Устюжна. Историко-литературный альманах. Вып. 2. Вологда, 1993