В 1837 г. было сделано основание барабана купола, к 1839 г. купеческий сын В. Яковлев установил 24 колонны центрального барабана и 32 колонны малых куполов. Доставка материалов была значительно облегчена за счёт строительства первой железной дороги в Санкт-Петербурге – от пристани у наплавного Исаакиевского моста до строительной площадки (1837 г., на средства гжатского купца С.И. Молчанова). Проект купола был утверждён в 1838 г., работы были окончены в 1850 г.; малые купола были сооружены в 1839–1843 гг. Как и в соборе св. Павла в Лондоне (1675–1708 гг.) Критофера Рена, купол Исаакиевского собора состоит из трёх частей: внутренней сферической, средней конической и наружной параболической. Все три оболочки имеют в основе металлические конструкции, дешёвые, прочные и лёгкие, что стало новшеством в русской архитектуре. Каждая из двух образована 24 чугунными фермами, причём световой фонарь поддерживают опорные конструкции конического свода, а наружный лёгкий купол лишь определяет пропорции собора. Для утепления здания и улучшения акустики в пространство между фермами заложили около 100 тыс. керамических пустотелых цилиндров (гончаров). Параболическая часть облицована медными листами с трёхкратным покрытием амальгамой (сплавом золота и ртути; 1835–1841 гг.) с последующим выпариванием ртути над жаровнями. 2244 стекла для барабанов были изготовлены в 1841–1844 гг., громоотводы безвозмездно спроектировал в 1839 г. академик Эмилий Христианович Ленц. Исаакиевский собор является символом Санкт-Петербурга и славы Российской империи. Это – важнейшая градостроительная доминанта, определившая панорамы трёх площадей: Исаакиевской, Сенатской и Мариинской. Окружающее собор открытое озеленённое пространство, а также близость Невы позволяют в полной мере оценить его масштаб и формы. Площадь Исаакиевского собора 10 862 кв. м, высота 101,5 м (внутренняя высота 93 м), длина 111,3 м, ширина 97,6 м. По размерам Исаакиевский собор занимает третье место в Европе после собора св. Петра в Риме и собора апостола Павла в Лондоне, по габаритам купола (поперечник внутреннего купола 22 м) – четвёртое место после тех же храмов и собора Санта-Мария дель Фьоре во Флоренции (купол 1420–1436 гг., Филиппо Брунеллески). Исаакиевский собор может вместить от 12 до 15 тыс. человек, по расчётам о. Монферрана – 7 тыс. человек. У Исаакиевского собора пять куполов, в его внешнем облике доминирует огромный центральный купол, завершённый вызолоченным фонариком. Купол установлен на высоком барабане, опирающемся на четыре подкупольных пилона. К квадратному в плане центральному компартименту с востока примыкает алтарь храма А. Ринальди, повторенный с запада таким же объёмом. Исаакиевский собор имеет существенное удлинение по продольной оси, но во внутреннем пространстве это не заметно. Здесь чётче выражены поперечные оси северного и южного подкупольных рукавов, а также примыкающих с запада и востока пространств, перекрытых поперечными цилиндрическими сводами, лишь слабо прорезанными западным и восточным подкупольными рукавами. В результате внутреннее пространство Исаакиевского собора с трудом воспринимается как цельное, а роль огромного купола сведена к минимуму.