Источником Холмогорской летописи, предположительно была особая редакция Вологодско-Пермской летописи, оканчивающаяся 1520-и годами и предшествующая её второй редакции. Из этой редакции заимствовано уникальное сообщение Холмогорской летописи о разрыве в 1505 году Москвы и казанского хана Магмед-Аминя, повествования о монастырском строительстве на севере, в том числе о смерти Павла Обнорского и строительстве монастыря Григорием Пельшемским и др., а также о строительстве в 1526 году города на реке Вологде. Источниками Холмогорской летописи были также «Сказание о князьях Владимирских» и Повесть о Флорентийском соборе Симеона Суздальского, «Просветитель» Иосифа Волоцкого, Послание Филофея Псковского Михаилу Мисюрю-Мунехину «на звездочетцев». Материал добавлялся с учётом хронологии. Известия из «Сказания о князьях Владимирских» использованы в разных частях летописи. Некоторые известия периода с конца XV по первую половину XVI века, предположительно, имеют устный источник. Другим существенным источником является Типографская летопись.