О деятельности Соломонии в качестве великой княгини в источниках мало данных. Но можно предположить, что в ее ведении были золотошвейные мастерские, где изготавливали новую одежду для всех членов великокняжеской семьи и всевозможные пелены и покровы для храмов. О какой-либо другой ее хозяйственной деятельности в источниках нет данных. Видимо, муж не передал в ее распоряжение земельные наделы прежних великих княгинь, например своей бабки Марии Ярославны, владевшей бывшим Ростовским княжеством.

Когда в октябре 1506 г. на территории Кремля была завершена постройка храма в честь Николая Гостунского, Соломония послала для украшения ее внутренних интерьеров изготовленные в ее мастерской вышивки. Василий III подарил храму икону святого в очень дорогом окладе.

В октябре 1507 г. состоялось перенесение мощей прародителей Василия III — великих князей Московских. Покровы на их гробницы, очевидно, были изготовлены в золотошвейной мастерской Соломонии.

Вскоре молодая великокняжеская семья отпраздновала новоселье. В 1508 г. наконец-то было завершено строительство кирпичного дворца в итальянском стиле, и 7 мая состоялся переезд в новое просторное здание.

Затем в том же 1508 г. были завершены великолепный Архангельский собор и небольшая одноглавая церковь в честь Иоанна Предтечи у Боровицких ворот.

После этого мастера-иконописцы под руководством известного мастера Федора-иконника, сына прославленного живописца Дионисия, украсили стены храмов великолепными фресками, у икон появились новые золотые и серебряные оклады и пелены, вышитые бисером под руководством великой княгини.

В первые годы правления Василий III активно занимался укреплением своего престола, поэтому вопрос об отсутствии в его семье детей, видимо, еще не стоял перед ним особенно остро. Но со временем супругов стало беспокоить бесплодие их брака. Поэтому 8 сентября 1510 г. они предприняли первую богомольную поездку по монастырям «чадородия ради». Во время ее Василий и Соломония посетили многочисленные обители Переславля-Залесского — города, являвшегося столицей Северо-Восточной Руси после Батыева нашествия, побывали в Юрьеве-Польском, Суздале, Владимире и Ростове. В Москву богомольцы вернулись только 5 декабря.

До нас дошла пелена, вышитая в мастерской Соломонии под названием «Явление Богородицы святому Сергию». Она была подарена в 1524 г. Троице-Сергиевому монастырю. Во вкладной надписи содержится просьба Соломонии к Господу дать ей дар чадородия — «подать плод чреву». В клеймах одна тема — «чудо зачатия неплодных пар», а также изображение святой Соломонии с сыновьями.

Василий III продолжал активно заниматься церковным строительством. Он, видимо, полагал, что так вымолит себе наследника. Перечень построенных и отремонтированных им храмов впечатляет. Это и церковь Введения Богородицы на Торгу, и храм Владимира Святого в Садах, и такие церкви, как Благовещения на Воронцовом поле, Благовещения на Ва-ганькове, Петра Чудотворца на Неглинке, Афанасия Александрийского у Фроловских ворот, и ряд других. Все они были каменными и построены итальянскими архитекторами по их проектам.

Великий князь распорядился также, чтобы опытные иконописцы отреставрировали наиболее почитаемые на Руси иконы: Владимирскую Богоматерь, ряд образов из Троице-Сергиева монастыря и Успенского собора Кремля.

Но все было напрасным, детей у Соломонии не было. Поэтому уже в 1523 г. великий князь принял решение расстаться с «неплодной» женой.

В довольно поздней Псковской летописи писалось о том, что осенью 1523 г. после очередной богомольной поездки по монастырям Василий III собрал бояр и стал думать с ними «о своей великой княгине Соломонеи, что неплодна бысть». Он знал, что по церковным законам отсутствие детей в семье не могло считаться поводом для развода, поэтому решил услышать мнение бояр по этому поводу.

Участникам думы великий князь сказал следующее: «Кому по мне царствовать на Русской земли и во всех градех моих и приделах: братьи ли дам, ино братья своих уделов не умеют устраивати?» На это бояре ответили: «Неплодную смоковницу посекают и измещут из винограда», т.е. они советовали развестись с Соломонией и жениться вновь.

Однако в 1523 г. Василий III не решился расстаться с супругой, поскольку против этого выступили известные церковные деятели: Вассиан Патрикеев, ученый монах Максим Грек, а также некоторые бояре.

Но уже в следующем году великий князь стал все больше склоняться к разводу. По мнению А.А. Зимина, на это указывало начало строительства Новодевичьего монастыря около Москвы. С одной стороны, он мог быть заложен для «чадородия» Соломонии, с другой — в качестве обители, где великая княгиня должна была стать монахиней.

В мае 1524 г. началось возведение храма Новодевичьего монастыря. Надзирать за этим важным делом было поручено старице суздальского Покровского монастыря Елене Девочкиной. По мнению А.А. Зимина, это означало, что новая обитель становилась как бы филиалом старой, где обретали покой знатные женщины.

Можно предположить, что Василий III рассматривал два варианта относительно места пострижения Соломонии. В случае ее добровольного согласия стать монахиней ее обителью должен был стать подмосковный Новодевичий монастырь. При отказе это сделать по собственной воле местом ее ссылки становился суздальский Покровский монастырь.

Весной 1525 г. строительство Новодевичьего монастыря было завершено. В июле его собор в честь «Одигитрия святой Богородицы» был освящен.

В 1524 г. Василий III еще ездил с Соломонией по монастырям. Осенью следующего 1525 г. великий князь отправился в богомольную поездку уже один. Значит, вопрос о разводе был окончательно решен.

В официальных летописях писалось о разводе так: «В лето 1525, ноября, постриже князь Василий Иванович великую княгиню Соломонию по совету еа, тягости ради и болезни бездетства, а жил с нею 20 лет, а дети не бывали».

Из описи Царского архива известно, что перед разводом бояре из ближнего окружения Василия III рассматривали «Дело о неплодии великой княгини». Документы этого «Дела» были собраны в ходе «обыска о колдовстве», начатого 23 ноября 1525 г. Они хранились в ящике 44 Государственного архива и включали в себя «Сказки Юрья Малого и Степаниды Рязанки, и Ивана Юрьева сына Сабурова, и Машки Корелянки, и иных про немочь великой княгини Соломонии».

Из всех «сказок», входивших в «Дело», сохранился только донос брата Соломонии Ивана Юрьевича Сабурова. Он рассказал со слов своей жены Анастасии о том, что Соломония приглашала к себе известную знахарку Степаниду. Та, осмотрев великую княгиню, заявила, что детей у нее не будет, но Соломонии необходимо сохранить любовь мужа. Для этого ей следовало смачивать в заговоренной воде рубашки, порты и чехол супруга. Воду Степанида заговорила прямо в рукомойнике.

Кроме того, со слов Ивана Юрьевича, Соломония попросила разыскать безносую монахиню, которая «делала детей», наговорив волшебные слова на мед или масло. Этими снадобьями следовало натираться бесплодным женщинам. По сообщению жены Ивана Юрьевича, к Соломонии приносили заговоренные масло и мед, и она ими натиралась. В довершение брат великой княгини добавил, что к сестре в последнее время приходило много разных женок и мужей, занимавшихся колдовством.