Secondo quanto riportato da Riccardo Orsenigo in Vercelli Sacra: “Questo palazzo verso la metà del 1400 era già ridotto in così cattivo stato che i vescovi da più anni non vi potevano abitare”. Nell’anno 1452, convenzionalmente indicato dalle fonti storiografiche come anno di riedificazione, il vescovo Guglielmo Didier per mancanza di fondi, istituiva una “collectam” per la nuova edificazione Palazzo Arcivescovile.
Marco Aurelio Cusano e Aurelio Corbellini rendono noto come il cantiere del nuovo Palazzo proseguì con grande dinamismo per tutto il XVI secolo, grazie alla generosità dei vescovi della famiglia Ferrero, che resero possibile la prosecuzione del nuovo Palazzo Arcivescovile. La carenza di documentazione riferita al XVII rende molto difficile una ricostruzione delle vicende seicentesche del Palazzo Arcivescovile; le uniche fonti infatti sono quelle riguardanti la commissione dei Ferrero circa il ciclo di ovali raffiguranti i vescovi posti nella Sala del Trono. Infatti questa serie fu realizzata tra 1599 e 1610 per mano del pittore Nicolò Venturini, e da quel momento verrà sempre aggiornata.
In epoca settecentesca il fabbricato si estendeva su tre spazi aperti consistenti in due cortili (corte rustica e civile) e di un giardino coltivato almeno fino al 1905. Quasi tutto il piano terreno era composto dalla rimessa delle carrozze, dai fienili, dalle scuderie oltre ad altri locali non meglio specificati. Gli altri undici locali affacciati sulla cosiddetta corte civile sono tuttora identificabili con quelli oggi destinati al Museo del Tesoro del Duomo e alla Biblioteca e Archivio Capitolare;
Il Casalis riferisce che il Palazzo Arcivescovile fu anche restaurato e abbellito nei suoi interni grazie all’interessamento dimostrato dal vescovo cardinale Filippa di Martiniana sul finire del secolo XVIII. A lui va infatti attribuito il merito di aver fatto ampliare il Palazzo e citando un passaggio dell’ Orsenigo “ si deve a lui il grandioso salone cosiddetto dei quadri”.
A inizio Novecento, con mons. Teodoro Valfrè di Bonzo inziarono i primi interventi di restauro del Palazzo Arcivescovile, che come definiscono le fonti storiografiche furono: “radicali, attestando a pieno il buon gusto di chi li ha diretti”. All’interno della stessa fonte viene poi citata la Pinacoteca; voluta da mons. Fissore che collezionò e poi donò una “ pregevole collezione di buone tavole, taluna di classico pennello” . Oggi dopo il recente riallestimento la Pinacoteca ha riaperto i battenti al pubblico.