К XIII веку новгородцы овладели уже всем Заволочьем и Вологда неоднократно упоминается в грамотах и документах как новгородская волость.
Освоенный новгородцами северный край, богатый пушниной, рыбой и дичью, начинает привлекать пристальное внимание и быстро возвышающегося Тверского, а впоследствии и Московского княжеств. Новгород же всеми силами стремится противостоять тверской экспансии и вступает с Тверью в борьбу за сохранение своих владений. С конца XIII века начинается многострадальный период в истории города. Втянутая в междоусобные битвы, Вологда неоднократно подвергается нападениям и грабежам. Так, в 1273 году тверской князь Святослав Ярославич, «совокупившись с великим числом татар», разорил и предал город огню.
Длительная борьба Новгорода с Тверью оканчивается в 1308 году временным компромиссом. Тверской князь Михаил Ярославич сажает в Вологде своего тиуна, однако сам город остается за Великим Новгородом.
При Дмитрии Донском в городе сидят уже московские и новгородские должностные наместники, совместно «чиня суд и расправу».
К концу XIV века Вологда становится крупным торговым и промышленным центром: через нее идут товары с Севера, здесь развиваются ремесла, сооружаются церкви и другие постройки.
Вологодские зодчие-древоделы довольно рано получили известность не только в самой Вологде, но и за ее пределами. Свидетельство тому — запись Вологодско-Пермской летописи под 1493 годом: «Того же лета, маиа в 12, в понеделник на память святаго отца Епифаниа, архиепископа Кипрьскаго, владыка Филофеи Пермьскии и Вологодцкыи заложил церковь вверх святое Вознесение господа бога и спаса нашего Исус Христа в своем манастыре на Вологде в слободке, и свершена того же лета месяца сентября, а мастер тое церкви Мишак Володин Гулынского». А годом ранее, в той же летописи строителем Пречистенской соборной церкви в Великом Устюге назван «мастер Олексеи Вологжанин Мишаков, брат Вологжанинов Гулынского».
С 1397 года начинается новый этап борьбы Новгорода и Москвы за обладание северным краем: московский воевода Андрей Альбердов захватывает Вологду и другие новгородские города. Вологда отныне находится в подчинении московского князя, а новгородцы нападают и разоряют свою бывшую волость.
Одна из самых печальных страниц в истории Вологды связана с двадцатилетним периодом борьбы за великокняжеский стол Василия Темного со своим дядей Юрием и его двумя сыновьями — Василием Косым и Дмитрием Шемякой.
На протяжении 1434–1435 годов Василий Косой два раза занимал Вологду. В 1446 году Дмитрий Шемяка, захватив великокняжеский стол, отдал Вологду в удел Василию Темному, но уже в следующем году Василий Темный возвратил себе свой титул, а Шемяка с остатками разбитого войска бежал в Великий Устюг.