Представленный О. Монферраном 30 декабря 1840 г. проект наружных дверей получил одобрение императора с условием изготовить их на заводе герцога Лейхтенбергского гальванопластическим способом; руководил работами изобретатель этого способа академик Борис Семёнович Якоби. 7 ноября 1844 г. государь утвердил окончательный проект О. Монферрана. В трёх бронзовых дверях собора, композиционно напоминающих восточные Райские двери (Porta del Paradiso) флорентийского баптистерия работы Лоренцо Гиберти, размещены 51 барельеф, 73 статуи и 84 бюста; по величине они не имели аналогов в Европе (площадь 42 кв. м, вес каждой скульптуры около 20 т). Контракт на изготовление статуй и многофигурных вставок был заключён 22 декабря 1845 г. с И.П. Витали (из-за его болезни работы затянулись до ноября 1849 г.), которому помогали скульпторы Роберт Карлович Залеман и Александр Николаевич Беляев. Рельефные изображения заключены в рамки и образуют пластические кессоны, на которые «разбита» каждая створка дверей. Кессон обрамлён фигурами-вставками и скульптурными бюстами в круглых медальонах. На южных дверях представлены композиции: на правой створке – события из Жития равноапостольного князя Владимира, на левой – благоверного князя Александра Невского; на северных – Жития преподобного Исаакия Далматского и святителя Николая Чудотворца; на западных – апостолов Петра и Павла. В нижних ярусах кессонов установлены парные изображения ангелов с крестами, в верхних помещены евангельские сюжеты: на южных дверях – «Беседа отрока Иисуса с книжниками в храме», «Сретение»; на западных – «Нагорная проповедь», «Исцеление расслабленного» и «Воскрешение Лазаря»; на северных – «Истязание Христа» и «Се Человек» (скульптор И.П. Витали); на нестворчатой части северной двери – «Вход Господень в Иерусалим» (скульптор П.К. Клодт). Звонницы располагались в четыре малых куполах по сторонам большого. Валдайским мастером Иваном Макаровичем Стуколкиным было отлито 11 колоколов. Самый большой из них (в том числе в столице), на северо-западной колокольне, весил 1860 пудов (около 29 т), имел изображение Исаакия Далматского и портреты в медальонах императоров Петра I, Павла I, Александра I, Николая I и императрицы Екатерины II. В северо-восточной башне находился воскресный колокол весом более 976 пудов (около 16 т), в юго-западной – полиелейный весом 663 пуда (около 11 т), на северо-западной – 8 колоколов различной величины. В штате собора состояли 16 звонарей. Звон собора оценивался как «сильный, но приятный и музыкальный».