Внутреннее убранство храма, хотя и не восстановлено еще до конца в изначальном великолепии, соответствует высокому рангу кафедрального собора. По-прежнему величавы и прекрасны три его нефа, разделенные двумя рядами колонн, высеченных из розового карельского гранита, который не уступает по плотности и красоте знаменитому египетскому. Стены собора прорезаны огромными окнами, поэтому храм до самого купола наполнен светом. Пол собора покрывает великолепная мраморная мозаика. Сияет сусальным серебром восстановленный иконостас.
С северной стороны в храм ведут изумительной красоты бронзовые двери, являющиеся копией «Райских дверей» баптистерия во Флоренции работы Лоренцо Гиберти. Отливку и чеканку дверей выполнил лучший литейный мастер России Василий Екимов. Он исполнил в бронзе и скульптурные образы, стоящие в нишах за внешними колоннами: статую святого князя Владимира – крестителя Руси, и святого князя Александра Невского – великого защитника земель русских (работа скульптора С. С. Пименова), апостола Андрея Первозванного (работа скульптора В. И. Демут-Малиновского), а также Иоанна Предтечи (работа скульптора И. П. Мартоса). Саму же колоннаду со стороны Невского проспекта, а также колонны внутри собора возводили рабочие артели Самсона Суханова, русского каменотеса, лучшего мастера каменных дел. Следует особо отметить, что храм был полностью построен из отечественного камня, а строили его простые русские люди, крепостные крестьяне. Не имея строительных навыков и знаний об архитектуре, неспособные даже читать чертежи, эти люди во всякое время суток, в жару и стужу, буквально голыми руками создавали храм, отдавая свои жизни на строительстве, окончания которого им не суждено было увидеть. При всей его европейской элегантности и царственности – это подлинно народный храм, в котором воплотился дух и величие русских.
Планировка собора тоже принадлежит русскому архитектору «из народа». Андрей Воронихин жил в семье графа А. Строганова и, хотя считался его крепостным, вниманием не был обделен. Поговаривали, что Андрей – внебрачный сын графа. Воронихин получил архитектурное образование, в Москве учился у знаменитых русских зодчих – В. Баженова и М. Казакова, а когда получил вольную, несколько лет провел во Франции и Швейцарии, изучая новый стиль – ампир