Kolejną świątynię na tym miejscu polecił zbudować Wasyl III, który postanowił uczcić zdobycie Smoleńska w 1514 otwarciem jedenastu nowych murowanych cerkwi w Moskwie. Projekt wszystkich obiektów wykonał Aloisio da Milano (w Rosji znany jako Alewiz Friazin). Wśród świątyń znalazła się nowa cerkiew św. Włodzimierza, wyświęcona w 1516. W II połowie XVII w. budynek został przebudowany. Cerkiew dwukrotnie uległa zniszczeniu w czasie pożarów Moskwy w 1737 i podczas wojny francusko-rosyjskiej 1812 r. Po drugim pożarze obiekt odbudował z własnych funduszy radca stanu Michaił Wolski.