В 1665 году в монастыре произошел пожар, сгорели все деревянные строения, в том числе и храм. Для совершения богослужений была построена временная деревянная церковь, а 27 мая 1667 года над гробницей преподобного Нила был заложен новый каменный храм. Во время копания рвов для храма земля осыпалась, обнажив гроб; таким образом были обретены нетленные и благоуханные мощи преподобного Нила. По благословению митрополита Новгородского Питирима (на Новгородской кафедре с 1664 по 1672, затем — Патриарх Всероссийский; ( 1673) в этот день было установлено ежегодное празднование обретения святых мощей преподобного Нила. Чудотворные мощи его были переложены в новую гробницу и поставлены в деревянном Покровском храме. 30 октября 1669 года в новом каменном храме были освящены приделы во имя святого апостола Иоанна Богослова и блаженного Василия, Христа ради юродивого. Святые мощи преподобного Нила поставили в первом приделе, а 9 апреля 1671 года перенесли их в главный Богоявленский храм (после его освящения). С 17 мая 1756 года ежегодно стало совершаться торжественное обнесение святых мощей вокруг монастыря, позднее — крестный ход из города Осташкова. Сохранилось описание многочисленных исцелений, совершившихся у гробницы преподобного Нила по его святым молитвам. Ныне святые мощи преподобного Нила почивают в Богоявленском соборе монастыря.