Наружная и внутренняя отделка собора отличается богатством и выдающимися художественными качествами. Над  украшением храма работали лучшие мастера своего времени. Из исторических источников известно, что в работах над убранством собора принимали участие В. А. Косяков ( главный архитектор собора, автор общей концепции художественной системы оформления фасадов и интерьера, ) архитектор и художник Г. А. Косяков ( закончивший Императорскую Академию художеств, один из создателей ленинградского отделения Союза архитекторов)  , скульптор Н. В. Попов, художники К. С.  Петров-Водкин, М. М. Васильев и другие.
Благодаря единому замыслу зодчего работы разных художников, исполненные в различных материалах и техниках, слились в гармоничный ансамбль.
В архитектуре и оформлении собора прослеживаются как традиции византийского и древнерусского искусства, мотивы Возрождения, а также элементы стиля модерн.
Помимо чертежей архитектором В. А. Косяковым при участии его брата было выполнено большое количество  живописных и графических эскизов общих видов интерьеров, архитектурных элементов, деталей убранства, решеток, фонарей, лампадок и т.д.  являющиеся самостоятельными произведениями искусства.  Эскизы были опубликованы в журнале «Зодчий», а также имеются зарисовки в собрании ГАСУ.

Смотреть фоторепортаж