В 1924 году исследованиями собора занимались И. Я. Стеллецкий и Д. П. Сухов. Ими была обнаружена замурованная комната под приделом Иоанна Милостивого. В полу помещения находилась глубокая яма, а окна были заложены кирпичом. Вот что писал об этом сам И. Я. Стеллецкий: «В нижнем ярусе церкви вместо обычных окон – амбразуры, как со стороны реки, так и со стороны Красной площади. В лабиринте подвалов собора к амбразурам такие же подступы, как и для пушек в башнях Китай-города и любого из монастырей».
Исходя из сделанных открытий, Стеллецкий предположил, что в XVI веке нижний ярус собора Василия Блаженного предназначался для ведения боев. Это же, в свою очередь, говорит о том, что к храму должно было вести несколько подземных ходов, по которым обороняющимся поступали боеприпасы. Стеллецкий считал, что один из тайных лазов вел к Спасской башне Кремля, а другой – под Красную площадь. Там он был соединен с подземной галереей, ведущей в Кремль.
В 1894 году под Красной площадью прокладывали канализацию для верхнего яруса города, для чего необходимо было соорудить тоннель. В ходе работ рядом с Историческим музеем нашли тайник. Его устройство некоторые ученые склонны приписывать итальянскому архитектору Алевизу Новому. Тогда же в газете «Московские ведомости» вышла статья, в которой археолог Н. С. Щербатов дает описание подземелья: «Ход открылся в правой стороне тоннеля в верхней его части. При исследовании оказалось, что он имеет кирпичный свод и такие же стенки; высота его приблизительно 2,5 аршина, а ширина один аршин 4 вершка. Пол засыпан землей. Ход направляется к кремлевской стене и проходит вблизи часовни Александра Невского, находящейся в правой стороне Никольской башни. Дальнейшее исследование показало, что ход тянется на 14 аршин совершенно прямо, а затем от него начинается лестница с кирпичными ступеньками, которая поднимается постепенно кверху на 9 аршин и заканчивается площадкой, расширяющейся на обе стороны, в самом конце лестницы насыпано так много земли, что теперь трудно сказать – продолжается ли она далее или поворачивает в сторону. Это может быть выяснено только после очистки земли. Затем в прямо идущем ходе от тоннеля на правой его стороне обнаружены три небольшие арки с нишами высотой немного более 2 аршин и шириной один аршин 12 вершков. Ниши углубляются внутрь приблизительно на 6 вершков. В средней нише заметны очертания каких-то замурованных арок».