Угорі, в центрі – зображення Христа, який сидить на престолі. Ліворуч – уклінна Богоматір, за нею – звернені до Христа архангели й ангели тримають хрест. Над хрестом зображені херувими. Ліворуч від архангелів - група апостолів, також звернених до Христа, з уклінним апостолом Петром на першому плані. Праворуч від Спаса – Іоанн Предтеча на колінах, одягнений у волосяницю, за ним – група апостолів, зверху – херувими. Усі персоналії верхньої частини композиції «Деісус» витають в хмарах. Нижче, у центрі, на тлі неба – престол, на ньому – розкрите Євангеліє. Нижче від престолу – терези, на чаші яких – душі померлих. Під чашами – маленькі людські постаті й ангели. Ліворуч зображено рай з ворітьми на передньому плані, праворуч – безодня пекла. Біля воріт раю ліворуч стоїть ангел, поряд з ним напис: «Вийде... в рай». Перші біля входу – Адам і Єва. За ними – священнослужителі, далі – група у чернечих шатах та інші праведники. Правий бік композиції з зображенням мук грішників частково втрачено. Під «Страшним судом» – широкий напис, що зберігся фрагментарно. Колорит композиції спотворено численними поновленнями.
У 1920–30-х рр. собор належав УАПЦ, після арешту (1934) його останнього настоятеля отця Павла (Височанського) храм було закрито. Використовувався як військовий склад. По війні тут містилася частина фондів ЦНБ АН УРСР, з 1975 – фонди Інституту археології АН УРСР.
На західному фасаді церкви 1982 встановлено меморіальну дошку, на якій горельєфне зображення П. Милонєга з моделлю храму в руках і текст з Іпатіївського літопису (ск. В. Борисенко, арх. В. Савченко).
1991 собор передано УПЦ Київського патріархату [306].