Высотная доминанта ансамбля
Без колокольни храм — не храм. Первая звонница собора сгорела в Смутное время, вторая — в 1635 году, пожара третьей решили не ждать.
В 1654— 1659 годах выстроили шатровую восьмигранную каменную колокольню с использованием 
кирпича, сохранившегося от недостроенного кремля Ивана Грозного. Какой
была та колокольня, мы еще увидим, а пока взгляните на фотографию Соборной горки 1860-х годов.
В 1870 году при архиепископе Палладии, впоследствии возглавившем Санкт-Петербургскую епархию, а затем ставшего экзархом грузинской православной церкви, под руководством губернского архитектора В. Н. Шильдкнехта колокольня подверглась реконструкции. Шатровый верх был снят, и восьмерик основания надстроен выше прежнего уровня на 15 саженей. Колокольня стала самой высокой в епархии — 78,5 м, но на 5 метров ниже Ивана Великого в Москве. Следуя моде, Владимир Николаевич придал своему творению черты готического стиля, элементы которого проглядывают почти везде. Условно разделим здание на пять ярусов.
В восьмигранном, усиленном контрфорсами основании колокольни мы видим ложный стрельчатый портал, на соседней грани — углубление в форме четырехконечного «латинского» креста (современное православие признает и четырех-, и шести- и восьмиконечные кресты).
Во втором ярусе контрфорсы переходят в пилястры, увенчанные небольшими кровлями с тремя щипцами. Третий ярус — «оконный». Окна то узкие, стрельчатые, 
то круглые. Вспомним, что во многих готических соборах Европы над входом имеется большое круглое окно-«роза». Ряд гране й колокольни в этом ярусе завершается аркатурами.
Ярус звона оформлен стрельчатыми арками, не характерными для русского зодчества. Читающий эти строки на Кремлевской площади может бросить взгляд на другой берег реки, на колокольню церкви Иоанна Златоуста, где арки звона плавно перетекают одна в другую. Также необычно и применение увенчанных крестами башенок-пинаклей, окружающих ярус звона. 
Древняя Русь проглядывает лишь в последнем, пятом ярусе: ложные кокошники опоясывают постепенно суживающееся тело колокольни на уровне циферблатов часов.
Высокий цилиндр барабана с узкими окнами поддерживает большую луковичную главу, в последний раз позолоченную в 1985 году. Год до этого реставраторы сооружали деревянный фонарь и год накладывали листы золотой фольги. На 250 квадратных метров позолачиваемых поверхностей ушло всего 1400 граммов драгметалла. Когда летом, поднявшись по трем сотням ступенек на обзорную площадку, оторвешь взгляд от панорамы города и задерешь голову вверх, убеждаешься, что купол не такой уж и маленький. Вологодские музейщики, тонко уловив возросшую тягу людей к высокому, берут за вход двойную, по сравнению с
экспозицией музея, плату.
Некоторые вологжане находят, что основание креста главы очень напоминает шапку грозного царя, того самого, прозвание которого 
пишется с большой буквы. Не будем с ними спорить.
Сквозь времена петровской перестройки и лихолетье сталинских 30-х дошел до нас уникальный набор из 24-х колоколов XVII—XIX веков работы западноевропейских и русских мастеров. Полностью сохранить исторически сложившийся комплект колоколов удалось только в кремлях Ростова Великого и Москвы. Самый тяжелый колокол — Праздничный — весит 462 пуда, то есть более 7,5 тонн. Интересно, что когда в 1701 году Петр I, неоднократно бывавший в нашем городе, издал указ о сборе 1/4 части колокольной меди на военные нужды, хозяйственные вологжане колокола снимать не стали, а отправили битые, добавив от себя сверх плана 200 пудов меди. Усердие во-логжан было отмечено царской грамотой, а год спустя — двумя
колоколами точно такого же веса, один из которых — Большая Лебедь — был отлит десятилетием раньше Иваном Моториным, автором знаменитого Царя-колокола.
Вот уже несколько лет летит по-над Вологдой колокольный звон соборной колокольни. Но не забыть то первое впечатление, которое автор испытал в 1989 году, когда в 
первый раз после полувекового молчания попробовали свой голос колокола Софии. Тысячи вологжан собрались на Кремлевской площади в ожидании чуда. И оно явилось! Физически каждый ощутил плотность воздуха, разрываемого мощными ударами. Добавила ощущений генетическая память. Послезвучие самого басовитого колокола дрожало в воздухе еще секунд сорок. Как же звучали 400 колоколов всех храмов старой Вологды по великим праздникам?!
Во время перестройки 1871 года на колокольне за счет частных пожертвований были установлены новые куранты работы фирмы братьев Бутеноп (отметим, что первые в Вологде куранты стояли еще на Спасской башне построенного Грозным кремля). Их нежный чистый перезвон особенно глубоко проникает в душу в тихие летние вечера, когда стихает шум города.
Хотя стилевой разнобой как в самой колокольне, так и ее архитектуры по отношению к собору очевиден, роль высотной доминанты ансамбля она выполняет. Ее устремленный ввысь, похожий на ракету, силуэт подчеркивает основную идею вологодской Софии, и сама колокольня в сознании вологжан прочно слита с собором.
