在佛羅倫斯會議中，希臘籍的「基輔暨全俄羅斯大主教」依西多爾（Isidore）是其中的重要發起人之一。在他簽署了決議、並於1441年以羅馬樞機主教的身分回到莫斯科時，卻遭到教會和國家的拒絕、逮捕、流放到立陶宛。到了1448年，俄國在諸多猶疑後，才又從多位主教中選出新的大主教，至此俄國教會終於成為獨立的自治教會，由駐紮於莫斯科的「全俄羅斯大主教」領導。西元1458年，羅馬在波蘭的勢力範圍內額外選派一位「基輔暨全俄羅斯大主教」，與俄羅斯互相抗衡。自從蒙古入侵以來一心要脫離莫斯科統治的烏克蘭，此時在波蘭國王的支持下，終於獲得正式承認。到了1470年，基輔大主教又再度回到土耳其統治下的君士坦丁堡東正教，從此兩個名為「全俄羅斯」教會的命運截然不同。此時的基輔大主教是接受波蘭天主教的管轄，而在波蘭國王的壓制下，多數主教長枉顧民意，最後甚至和羅馬在1596年布勒斯特立陶夫斯克（Brest-Litovsk）結盟。西元1620年，希臘東正教正式進入基輔設立領導中心，羅馬尼亞貴族出身的彼得•莫吉拉（Peter Mogila）被選任為基輔大主教（1632）。他所設立的基輔學院非常著名，是第一所當代的東正教神學院。該校仿傚波蘭神學院，以拉丁文授課，成為17和18世紀全俄羅斯境內高層神職人員的神學訓練中心。西元1686年，烏克蘭終於在君士坦丁堡的允許下重回俄羅斯的懷抱，基輔大主教區也成為莫斯科教區的一部分。 以莫斯科為中心的俄羅斯一向認為自己是東正教的最終護教者。西元1472年，莫斯科大公伊凡三世（Ivan III, 1462-1505年在位）與拜占庭最後一任皇家的姪女索非亞聯姻；從此，莫斯科執政者開始大量使用拜占庭帝國的各種禮儀，同時以雙頭老鷹為國徽。到了1510年，修道院長菲洛修斯（Philotheus）神父上書給當時執政領袖瓦西里三世（Vasily III），一方面奉承他為「沙皇」（皇帝），一方面說道：「兩個羅馬已經淪亡，第三個羅馬將屹立不搖，將來也不會有第四個沙皇。」意思是說，第一個羅馬根本是異端邪說，第二個羅馬指的是拜占庭帝國，也淪落在回教統治的土耳其帝國，第三個羅馬就是莫斯科。伊凡五世，又稱「恐怖的伊凡」，由莫斯科大主教馬卡利（Makary）於1547年1月16日按照拜占庭儀式加冕為皇帝。1551年，伊凡五世正式入主位於莫斯科的俄羅斯主教會議，會議中制定了多項教義規章及敬拜儀式，並有多位修士被封為聖徒。以第三羅馬自居的莫斯科這時尚缺「宗主教」的頭銜，雖然保加利亞和塞爾維亞的沙皇從前總是將此頭銜加在其大主教身上，但俄羅斯嚮往的是貨真價實的宗主教頭銜和地位。直到1589年當君士坦丁堡宗主教耶利米亞二世訪問俄羅斯時，因著地主國的威脅利誘，他把大主教約伯（Job）提升為「莫斯科及全俄羅斯宗主教」。這項改變獲得其他東方宗主教的承認，從此莫斯科與君士坦丁堡、亞歷山大、安提阿、及耶路撒冷宗主教並列五大教區，成為排名第五的東方教會權力核心。
16世紀以後，俄國沙皇開始自認為拜占庭皇帝的繼承者，以及巴爾幹半島及中東地區東正教的政治保壘及經濟後盾，但莫斯科宗主教卻從未有意爭奪宗主教的首位。在莫斯科帝國內，許多中世紀拜占庭的傳統被忠實地保留下來，同時間隱修制度帶動了靜修運動，甚至遠傳至俄羅斯北部森林地區；其中，神父將福音遍傳所到之處，並且使當地成為俄羅斯的殖民地。聖塞吉阿斯（St. Sergius of Radonezh, 1314-92）可說是這波隱修制度復興的屬靈鼻祖；同時期的聖史蒂芬（St. Stephen of Perm）是基連族（Zyryan）地區的宣教士，他延續第9世紀號稱「斯拉夫民族的使徒」的聖濟利祿和聖默多狄（St. Methodius）的事工，將聖經和敬拜儀式翻譯成當地方言。後來許多宣教士也紛紛跟進，他們將東正教傳到整個亞洲，甚至足跡遠遍阿拉斯加外的柯達克島（1794）。俄羅斯教會的建築結構、聖像繪圖技術、和文學造詣，使得「第三羅馬」的名聲更加響亮。 莫斯科帝國和拜占庭帝國無論在政治體系或文化認知上，都有天壤之別；拜占庭皇帝和宗主教之間和平共存的關係，在莫斯科帝國內是不存在的。莫斯科皇室的企圖心和世俗的目標，總是勝過宗教和教會規範，不像中世紀的拜占庭皇帝遵守教規行事；其政治理念也未受到羅馬或拜占庭法治的薰陶，而是受到西歐世俗主義及亞洲專制制度的影響。雖然君士坦丁堡的宗主教多能針對沙皇破壞基督教義或教規的行為加以聲討，但其俄羅斯的接班人卻是莫可奈何。唯一勇於譴責伊凡四世的莫斯科大主教聖菲力（St. Philip, 1566-68年在位），最後也遭到罷免、暗殺。 17世紀中葉，「第三羅馬」的意識形態面臨空前的危機。強悍的宗主教尼康（Nikon, 1652-58年在位）決定重振教會的聲望和聲勢，於是公開宣告宗主教團的權柄高過沙皇，他強迫沙皇亞阿力克賽•羅曼諾夫（Alexis Romanov）為依凡四世暗殺聖菲力的罪行懺悔，並公開宣示順服教會的領導。同時尼康並針對俄羅斯教會長期以來有問題的儀式書籍一併解決；這些書籍原是從希臘文翻譯而成，經過幾百年腐敗的教會生態後，內容錯誤百出。再加上俄羅斯和中東地區不同的歷史發展，導致俄羅斯和希臘在敬拜儀式上自然不同。尼康卻要求俄羅斯從此完全遵照希臘的典章規範進行，其改革引起非常大的反彈。這時俄羅斯的基督徒已根深蒂固地認為他們是正統東正教的最後傳人，憑什麼要接受反叛羅馬教廷、因受到上帝懲罰而淪為回教徒奴隸的希臘教會。尼康的改革最後受到數百萬基層神職人員及教徒的反對，造成所謂「舊禮儀派」的分裂。尼康最後遭到沙皇的罷黜，但他在儀式上的改革，卻在兩位東方宗主教見證的教會高峰會議中正式定案（1666-67）。
身為第三代沙皇亞阿力克賽一世之子，彼得大帝（Peter the Great）吸取歐洲新教國家的經驗，為俄國重建了新的秩序，徹底改變各項因循自拜占庭以來的傳統。有鑑於父親曾經因為宗主教尼康的宗教改革運動而短暫蒙羞，彼得大帝藉由俄羅斯宗主教亞德里安（Adrian）1700年去世的機會，停止宗主教的選舉。在歷經宗主教職缺長時間的空窗期後，他並於1721年正式廢除主教制度，以「神聖宗教會議」取而代之；至此，原來教會的中央行政單位就成了國家組織的一環。由沙皇特派的行政官員（「高級教會庶務員」）得出席所有會議，甚至監督管理教會事務。此外，彼得大帝也頒布瑣碎的宗教規章，作為俄國境內所有宗教活動的運作細則。當時教會內部由於守舊派勢力的分裂，無法推舉有力的發言人捍衛自身權利，只有走向被動接受一途。在彼得大帝的革新下，俄國教會邁向歷史的新紀元，直到1917年，其帶來的結果並非都是負面的。例如，彼得大帝的教會顧問群皆是畢業於基輔學院的烏克蘭高級主教，他們為俄國引進西方的神學教育，其中最著名的是彼得大帝的好友–普斯科夫市的樞機主教費歐凡．普克波維奇（Feofan Prokopovich）。整個18世紀，俄國教會持續在亞洲進行宣教工作，也興起許多宗教作家及聖徒，包括佛羅尼斯的聖米喬芬（St. Mitrofan of Voronezh, 死於1703年）、列東斯克的聖提康（St. Tikhon of Zadonsk, 死於1783年）–一位德國路德宗喬安．阿恩特（Johann Arndt）和德國敬虔主義的仰慕者–，以及其他傑出的高級主教和學者如莫斯科的大主教柏拉圖．李夫辛（Platon Levshin, 死於1803年）。所有挑戰沙皇對教會影響力的嘗試，最後總以失敗告終，其中羅斯托夫的大主教亞斯尼．麥特耶維奇即因為反對凱薩琳女皇所主張的教會屬性世俗化，遭到罷黜且死在獄中（1772年）。當時的俄國瀰漫著一股世俗化的官僚氣息，對於隱修主義的復興顯得相當不利，即便如此，來自基輔的年輕學者派西．威力克夫斯基（Paissy Velichkovsky, 1722-94）依然促使了復興的發生，隨後也成為羅馬尼亞寧次男子修道院的院長，他所譯《慕善集》的斯拉夫語版本間接造成了19世紀俄國靜修傳統的復興。