Продолжая путешествие по многовековой истории нашего города, нельзя обойти вниманием и очень сложные для него времена. В период правления Ивана Грозного Дмитров теряет свою самостоятельность удельного княжества, управляется московскими наместниками. В 1550-х годах, вероятно, по личному указанию царя Ивана IV на стенах Успенского собора появляются уникальные керамические изразцовые иконы, сохранившиеся до настоящего времени.
В период Опричнины на короткий срок выделяется в удел Владимиру Андреевичу Старицкому – единственному двоюродному брату царя. В 1569 году Старицкий князь был обвинён в государственной измене и отравлен.

В период Смуты Дмитровская крепость была захвачена польско-литовскими войсками гетмана Сапеги и воеводы Лисовского. Их войска в течении 16 месяцев осаждали Троице-Сергиев монастырь, и при отступлении от войск Скопина-Шуйского пришли в Дмитров, где пробыли чуть более месяца. Весной 1610 года Сапега, после посещения Дмитрова знаменитой Мариной Мнишек, решил покинуть осаждённый московскими войсками Дмитров, для этого поджёг город и крепость, и побросав обозы, бежал.
После пожара 1610 года деревянные стены города более не восстанавливались, Дмитровский кремль потерял своё оборонительное значение.