По мнению исследователей, в расчистке принимал участие священник Иосиф Желтоножский, который по результатам сделал общий обзор выявленных росписей, проанализировал их художественную ценность и технику исполнения (Центральный государственный исторический архив Киева). По мнению А.В. Прахова, раскрытие не самой удачной, с его точки зрения, части живописи сыграло лишь отрицательную роль в судьбе памятника. Единственной публикацией по результатам съезда стала статья священника Василия Антонова. А. Советов отмечал, что роспись сильно пострадала в процессе расчистки, красочный слой был повреждён (особенно в изображении равноапостольных Константина и Елены; за левым клиросом были полностью сбиты фигуры св. воинов Георгия и Феодора Стратилата (?)), а надписи стёрты, но даже в таком виде она заинтересовала любителей старины (Институт рукописей Национальной библиотеки Украины имени В.И. Вернадского). Новый этап в изучении и реставрации фресок начался в 1880 г., когда А.В. Прахов расчистил ещё несколько небольших фрагментов живописи и сделал их копии. Зарисовки, выставленные им осенью 1880 г. в помещении Императорского Русского археологического общества, яркий доклад и предложение открыть и скопировать другие уцелевшие фрески заинтересовали научное сообщество. Императорское Русское археологическое общество обратилось за финансовой поддержкой к императору Александру III, который приказал выделить 10 тыс. руб. на проведение в соборе необходимых работ (Российский государственный исторический архив; Научный архив Национального заповедника «София Киевская». Архив профессора А.В. Прахова, Кирилловская церковь. 1881–1889 гг.). Была создана комиссия в составе протоиерея П.Г. Лебединцева, профессора церковной археологии Киевской духовной академии Петра Александровича Лашкарёва и А.В. Прахова. В течение 1881 и 1882 гг. А.В. Прахов, работая с большой осторожностью (известь сначала счищалась тупыми ножами, затем оставшийся тонкий слой скатывался хлебным мякишем, фрески промывались слабым раствором поташа, наконец, около десятка раз промазывались 5%-ным раствором салициловой кислоты с примесью соды), полностью раскрыл роспись, сделав в процессе больше двухсот копий. После снятия пятиярусного иконостаса открылись хорошо сохранившиеся композиция «Сретение» и изображения апостолов Петра и Павла на предалтарных столбах. В январе-феврале 1883 г. в Санкт-Петербурге в залах университета состоялась выставка копий фресок. Понимая, что собор не может быть только археологическим объектом, после завершения расчистки А.В. Прахов создал проект восстановления памятника, который предусматривал соблюдение интересов «как русской археологии, так и Православной Церкви». Планировалось поддерживать сохранившиеся фрески в хорошем состоянии, создать алтарную преграду в формах ХII в., восполнить настенную живопись в местах, где старые фрески были утрачены, привести в порядок древние архитектурные формы, освобождённые от наслоений штукатурки, а также произвести тщательные обмеры и исполнить копии фресок в величину оригинала. Эту идею в сентябре 1882 г. активно поддержал генерал-губернатор Александр Романович Дрентельн, запросив у казны 48 тыс. руб., в необходимости чего убедил министра внутренних дел Российской империи графа Дмитрия Андреевича Толстого.