Фасады оформлены четырьмя портиками коринфского ордера. Главный вход устроен в западном портике; кроме него было сделано ещё шесть входов: два больших с севера и юга, которые используются в настоящее время, и четыре малых боковых, расположенных в нишах. Углы здания выделены пилястрами, стены прорезаны восемью большими арочными окнами. С целью экономии отказались от позолоты барабана купола, антаблемента и аттика, а также от устройства ограды и установки колоссальных скульптурных групп четырёх христианских добродетелей. Тем не менее, по богатству и качеству художественного оформления собор относится к самым известным памятникам мирового церковного зодчества. Стилистика Исаакиевского собора выдержана в духе позднего классицизма, переходящего к историзму (прежде всего, неоренессансу) в его западноевропейской интерпретации. Будучи ориентированным на «большие соборы» Европы XVII–XVIII вв., прежде всего, на собор апостола Павла в Лондоне и храмы французского неоклассицизма, уже в стадии проектирования и особенно вследствие длительности сооружения Исаакиевский собор стал архаичной для своего времени постройкой. Его архитектура завершила эпоху русского классицизма, но не открыла новой; освящение собора пришлось на период максимального торжества «русско-византийского стиля» Константина Андреевича Тона, однако элементы, традиционные для православного храмостроительства, кроме пятиглавия и центричной композиции, по мнению исследователей, в соборе не выражены. Пятикупольное завершение встречалось в данную эпоху и при возведении инославных храмов (лютеранский Николаевский собор в Гельсингфорсе, ныне Хельсинки, 1830–1852 гг., Карл Людвиг Энгель, Эрнст Берхарн Лорман; как полагают исследователи, под влиянием проекта Исаакиевского собора) и светских сооружений (обсерватория в Мадриде, 1790–1846 гг., Хуан де Вильянуэва). Венчающая часть собора, его планировка, оформление коринфскими портиками, наконец, объёмно-пространственная композиция во многом восходят к церкви св. Женевьевы (Пантеон) в Париже (1764–1790 гг., Жак-Жермен Суффло), в свою очередь, продолжившей в неоклассицистической храмовой архитектуре линию Жака Лемерсье и Жюля Ардуэн-Мансара. Мотив колоннады коринфского ордера с барельефами во фронтоне портика, выполненными работавшим затем в Санкт-Петербурге Ф.О. Лемером, доминирует в композиции церкви св. Марии Магдалины (Мадлен) в Париже (1807–1842 гг., А. Виньон). Исследователи не исключают, что конструкция металлического купола стала одним из прототипов купола американского Капитолия в Вашингтоне (1855–1866 гг., Т. Уолтер). Наружная монументально-декоративная скульптура собора (больше 350 произведений) играет особую роль в создании художественного образа здания. Стремление к поиску новых художественных образов в начале эпохи историзма в искусстве, а также реакция на лаконичный классицистический стиль определили пышное убранство собора, больше соответствующее католической традиции. Расположение скульптур по проекту О. Монферрана (1839 г.; барельефы на фронтонах, на трёх больших дверях, в нишах портиков; статуи святых на углах фронтонов, на аттике и балюстраде главного купола) согласовано с архитектурными формами.