Еще в 1900 году известный ярославский краевед и археолог И. Тихомиров проводил здесь раскопки. Но систематическое изучение уникального памятника гражданской архитектуры было осуществлено только в 1985-1989 годах. Архитектурно-археологическая экспедиция Ленинградского университета под руководством В. Булкина установила, что дворец представлял собой сложный комплекс, включавший жилые, хозяйственные, общественные и оборонительные строения. Он состоял из нескольких зданий, соединенных переходами с собором, сохранившейся палатой и домовой церковью Константина и Елены. Вдоль берега проходила кирпичная стена, объединявшая все постройки. Между зданиями дворца и стеной располагался внутренний двор, в который вел проезд, укрепленный двойными двухстворчатыми воротами. Только из защищенного дворика можно было попасть во все остальные помещения дворца и собор, подняться по лестничным башням и всходам на верхние этажи, крепостную стену, выйти к Волге. Существовали скрытые выходы к реке из стоявшей у кромки берега башни. Археологи обнаружили здесь проходы и остатки лестниц, ведущих к воде за крепостную стену. Возможно, эти устройства, существование которых держали в тайне, и породили дожившую до нашего времени легенду о подземном ходе, который вел из кремля под Волгу, на левый берег. Ни наблюдения краеведов, ни раскопки реальность легенды не подтвердили. Представляется также, что в XV веке под широкой рекой, в насыщенном водой грунте построить подземный ход было крайне затруднительно по техническим возможностям.

Археологи расчистили сохранившиеся на высоту до одного метра стены дворца, вскрыли апсиду и подпорную стену древнего кремлевского Спасо-Преображенского собора, опорные столбы переходов и основание крыльца, выходившего на «задний» двор княжеских теремов. Вероятно, с него отправился в свою последнюю прогулку 15 мая 1591 года царевич Дмитрий.

В западной оконечности комплекса, у пруда обнаружены упавшие стены здания, напоминающего существующую палату. Повсюду на кирпичных полах помещений сохранился углистый слой — след пожара начала XVII века. При раскопках найдены архитектурные детали из белого камня, терракотовые красные изразцы и балясины из декора дворца, куски черепицы соборной кровли. Обнаружены ангобированные в «белой обмазке» изразцы иного, чем на палатах, «плетеного» рисунка, характерного для раннемосковского зодчества начала XV века. Вероятно, они происходят из декора древнего Спасо-Преображенского собора.

Раскопки позволили сделать интересные выводы о последовательности строительства зданий княжеской резиденции. Ранее считалось, что собор воздвигли в последнюю очередь, что противоречило традиционной логике средневекового каменного строительства. В русских городах оно всегда начиналось с возведения главного храма. Как показали участки смыкания кладки собора и дворца, собор был сооружен раньше жилых построек. Его могли возвести в начале XV или даже в XIII столетии.

Внешний вид собора описан в Писцовых Книгах 1674-1676 годов: «в городе церковь Спаса,

каменная, об одной главе, крыта лемехом». Ближайшей его аналогией считают выстроенную псковскими мастерами церковь Ризоположения Московского Кремля. На одной из миниатюр XVII века собор изображен с трехлопастным завершением стен, что еще более роднит его с памятниками северо-западных земель.

Весь ансамбль княжеского дворца был развернут к Волге. На кремлевскую площадь выходили глухие стены с единственным проездом и щелевидными окнами. Дворец, ставший во время польского разорения последним убежищем горожан, был сожжен. Позднее обгоревшие здания разобрали на кирпич для использования в постройке нового собора.

Судьба сохранившейся палаты столь же драматична, как и события XVI-XVII веков, свидетелем которых она являлась. Сильно пострадавшая и обгоревшая во время пожара, она долгое время стояла в запустении. В начале XVIII столетия ее едва не разобрали на кирпич, как древний храм и большую часть дворца. В 1801 году купец А. Кожевников отремонтировал здание, починил кровлю и пристроил к северной стене односкатное крыльцо.

В конце XIX столетия была проведена реставрация палаты под руководством архитектора Н. Султанова. Специалисты

не слишком высоко оценивают ее результаты. Плохое состояние памятника, небольшой опыт научной реставрации, уникальность объекта, не имеющего аналогий, стремление приукрасить здание в соответствии с господствовавшими официальными вкусами и спешка в связи с приближающимся трехсотлетием гибели царевича Дмитрия стали причинами недостаточного исследования и вольных добавлений, исказивших облик палаты. К ней пристроили крыльцо в псевдорусском стиле, черепичное покрытие заменили медным с декоративной решеткой на коньках и с медными подзорами. И все же основная часть ее сохранилась, и памятник не утратил своей выдающейся историко-архитектурной ценности. Он является одной из самых древних гражданских построек в центральной России (предположительно на 7-11 лет старше Грановитой палаты Московского Кремля).

Строителями дворца удельных князей могли быть псковские или новгородские мастера, поскольку в северо-восточной Руси традиция каменного зодчества в период ордынского ига и феодальных войн прервалась на многие десятилетия. Кубический объем палат покрыт восьмискатной крышей, характерной для северо-западного зодчества XV века. Южный фасад пропорциями и ритмом окон напоминает Владимирскую башню Новгородского кремля. Орнамент щипцов, состоящий из терракотовых плит-изразцов, балясин и фигурной кирпичной кладки — городка, поребрика, бегунца, в размещении и рисунке имеет сходство с убранством церкви Ризоположения в Москве и церкви Святого Духа Троице-Сергиевой лавры, построенных псковичами в это же время. На терракотовых плитах трилистники кринов оплетены растительным орнаментом. Мягкая пластика их рельефа как бы воспринята от деревянных форм, с помощью которых они изготавливались. Первоначально изразцы и балясины были покрыты слоем белого ангоба, имитируя белокаменные резные детали.

Существует и другое, хотя менее распространенное мнение о происхождении строителей дворца: известный исследователь архитектуры С. Подъяпольский считает, что в угличской палате есть много общего с постройками Кирилло-Белозерского монастыря, возведенными ростовскими мастерами.

В наше время пропорции памятника существенно изменились. Культурный слой, поднявшийся за пятьсот лет на целый метр, превратил первый подклетный этаж в настоящий подвал. В толще стены палаты сохранился внутристенный ход, который вел из подклета в комнаты верхних этажей. Сейчас он обрывается на уровне второго этажа, но, вероятно, приподнятое крайнее окно западного фасада было связано с выходом внутренней лестницы в большую верхнюю комнату. Это помещение могло служить «княжескими сенями» — парадным залом дворца. Вероятно, его своды когда-то опирались на центральный столп, как это было в большинстве подобных сооружений. Но неоднократные переделки не оставили от этого столпа никаких следов. В 1892 году комнату, занимавшую весь этаж, перекрыли крестовым сводом;

на месте старой дворцовой сложили новую печь. Для этого на заводе Аксеновых под Рыбинском изготовили гербовые изразцы, расписанные зеленой, желтой и синей эмалями. Печь стоит на цоколе, обведена пояском балясин и увенчана сильно выступающим карнизом. Форма печи и характер изразцов повторяют печи богатых жилых домов XVIII века, которые всегда являлись организующим и декоративным ядром помещения, выделяясь затейливой пластикой и многоцветьем росписи «солнечных плиток».

На южной стене зала расчищен от поздней побелки образ Спаса Нерукотворного, выполненный московским художником Ф. Фёдоровским в середине XIX столетия по остаткам древних росписей. Это копия с изображения, находящегося в Успенском соборе Московского Кремля. По сторонам Спасителя — остатки живописи, выполненной во время ремонта 1801 года. На северной стене размещена «палатная летопись», рассказывающая о событиях 15 мая 1591 года.