В 2008 г. при проведении сверки фондовых коллекций в научно-фондовом отделе Национального заповедника «София Киевская» был выявлен принадлежавший сыну А.В. Прахова Николаю архив документов, касающихся ремонтно-реставрационных работ, проведённых в ХIХ в. в соборе (Научный архив Национального заповедника «София Киевская». Архив профессора А.В. Прахова. Кирилловская церковь. 1881–1889 гг.). Документы из архива свидетельствуют об участии художников Нила Александровича Яблонского, Геннадия Викторовича Новицкого, Юрия Викторовича Кудрина, Ноги и Ноги (вероятно, братья или отец с сыном), Шимона Чеховича, Степана Галактионова. Были обнаружены четыре схемы расположения живописи с нумерацией изображений. Они представляют собой карандашный черновик с номерами, под которыми зашифрованы живописные композиции и изображения; возле каждого номера присутствует фамилия художника. При сопоставлении схем с настенной живописью исследователи выяснили, что в южной апсиде северную стену расписывали Степан Васильевич Васильченко, Осип Иванович Трояновский, Е. Ганюк и И.А. Нечаев, южную – Н.А. Яблонский, И.А. Нечаев, Г.Ф. Науменко и О.И. Трояновский, орнаменты выполнили Г.В. Новицкий и Е. Ганюк. Масляная живопись в северной апсиде принадлежит Курашкевичу, Кузнецову, Короткоручко, Резниченко, Нечаеву, Науменко, Ф.И. Данилову, Г.В. Новицкому, Ганюку, а также О.И. Трояновскому, который написал архангела Михаила в конхе жертвенника. Над росписями западной стены нартекса работали Данилов (преподаватель школы Н.И. Мурашко в 1863–1927 гг.), Резниченко, Васильченко, Н.А. Яблонский. Восточная часть нартекса расписали Науменко, Власенко, Яблонский. Часть живописи ХIХ в. остаётся без авторской атрибуции. Это многочисленные образы святых: на южной стене трансепта парные изображения святых Вячеслава и Людмилы, напротив, на северной стене трансепта, – равноапостольные князь Владимир и великая княгиня Ольга. На пилонах центральных опорных столбов – св. воины Александр, Феодор Тирон, Феодор Стратилат, князья Борис и Глеб, Виктор, Адриан и др. В северном нефе храма были изображены св. жёны. На пилоне северной стены, возле входа на хоры, – фигура св. Евфросинии. В южной части нартекса, на пилоне южной стены, над остатками бывшей крещальни, помещены изображения святых Космы и Дамиана, напротив – Николай Чудотворец. В нижней части западного анта южного столба нартекса – погрудное изображение Спасителя в медальоне, напротив, на западном анте северного столба, – Пресвятая Богородица. На южном пилястре южной части нартекса в полный рост изображён св. Иоанн Предтеча. Его же фигура венчает трёхъярусную роспись западной стены центрального нефа. Сюжеты, исполненные в технике масляной живописи, занимают и преобладающую часть стенного пространства хор. Древние фрески там не сохранились, исключая несколько композиций в княжеской молельне. Не известные нам живописцы исполнили здесь ряд изображений пророков, композиции «Гостеприимство Авраама» и «Святая Троица», стилизованные под древнюю живопись.