Оформление интерьеров Исаакиевского собора осуществлялось в 1841–1858 гг. Первоначально проект декоративного убранства был заказан архитектору Лео фон Кленце, который предложил в целях усиления освещённости пробить отверстия, сбить часть карнизов, заделать ниши; скульптурные украшения и лепной декор по его проекту отличались большим количеством мелких деталей. Член Комиссии по построению Исаакиевского собора О. Монферран указал на недопустимость ломки частей готового здания, а также на то, что внутреннее убранство должно быть «великолепно, благородно и богато». Он предложил свой проект и, чтобы обезопасить себя от подозрений в пристрастном отношении к конкуренту, просил назначить особую комиссию для рассмотрения обоих проектов. В комиссию вошли архитекторы В.П. Стасов, К.А. Тон, Александр Павлович Брюллов, Карл Иванович Росси. Одобрение получил проект О. Монферрана, а его создатель в 1842 г. был отправлен за границу для осмотра знаменитейших храмов Европы, чтобы достойно завершить работы. Согласно окончательному проекту О. Монферрана, одобренному императором 19 января 1843 г., в интерьере предусматривалось сочетание цветного мрамора стен и искусственного белого мрамора аттика, золочёных скульптур, мозаики и живописных произведений. Большое место в интерьере отведено декоративной скульптуре, выполненной И.П. Витали в 1845–1850 гг. с помощниками Робертом Карловичем Залеманом и В.В. Беляевым. Штукатурные и лепные работы сделаны артелью Дылёвых (1846–1850 гг.), позолота – Е. Скворцовым (1851–1856 гг.). Пластическое убранство составляют фигуры ангелов, пророков, апостолов, расположенные на сводах и в барабане купола. Одно из скульптурных изображений ангелов в барабане купола имеет сходство со скончавшейся в то время великой княгиней Александрой Николаевной. В восточной части собора преобладают изображения церковных атрибутов и церковной утвари. Основные скульптуры и орнамент исполнены в 1844–1850 гг. из золочёного металла (бронзы и меди) гальванопластическим способом Б.С. Якоби, позволявшим изготовить скульптуру полой внутри. Работы по камню производились с такой тщательностью, что трудно увидеть соединения отдельных элементов и швы между деталями. Широкий диапазон использованных материалов и художественные достижения мастеров в области камнерезного искусства сделали собор сокровищницей русского цветного камня. В марте 1850 г. работы по мрамору были поручены Императорской Петергофской гранильной фабрике, часть из них фабрика передала подрядчику Николаю Карловичу фон Дершау; тот завершил работы 11 марта 1855 г., а Петергофская фабрика – 30 июля 1856 г. Филёнки, медальоны и меандры выполнены из итальянского мрамора: жёлтого из месторождений близ Сиены и зелёного из месторождений близ Генуи с включением красного с тёмными прожилками мрамора «гриотто» из Южной Франции. Фризы исполнены из «шокшинского порфира». Огромными плитами из этого же камня выложены пол солеи, ступени, внутренняя сторона иконостаса, фриз большого антаблемента. Из розового тивдийского (белогорского) мрамора (Карелия) выполнены каннелированные пилястры коринфского ордера, определяющие основной тон декоративного решения интерьера.