На столбах арки хор выполнены фигуры пророков Моисея и Илии. Голова пророка Моисея написана М.А. Врубелем. В молодом, безбородом, обрамлённом пышными чёрными волосами лике Моисея некоторые исследователи видят прообраз врубелевского «Демона». Всеволод Михайлович Зуммер отмечает сходство с изображением пророка Моисея в церкви Спаса Преображения на Нередице. В фигуре царя Соломона на западной стене хор, между окнами, М.А. Врубель также написал голову, придав изображению выразительные этнические черты. В люнете при входе в княжескую молельню помещено погрудное изображение Спасителя, которое резко отличается по стилю от других росписей художника и, как полагают исследователи, является свидетельством творческого поиска мастера. На полусферической поверхности восточной стены молельни написаны «Ангелы с лабарумами». Изображение, динамичное по композиции, с экспрессивной трактовкой образов, стилизовано под византийскую живопись и напоминает исследователям образы ангелов в церкви великомученика Георгия в Курбинове (1191 г.), церкви Сант-Анджело-ин-Формис (последняя четверть ХII в.), соборе Санта-Мария-Ассунта на острове Торчелло (около 1200 г.). В одной из пустующих погребальных ниш нартекса находится композиция «Пьета, или Надгробный плач» – произведение, которое М.А. Врубель в последние годы жизни считал своей лучшей работой. Исследователи отмечают, что композиция лаконична и сурова: три ангела склонились над горизонтально расположенным телом Спасителя, линии их фигур плавно перетекают одна в другую, создавая полукруг, повторяющий полукруг ниши аркосолия. Фигуры, в колорите которых доминируют охристые и оливковые тона, решены графически; фоном служит тёмно-синее грозовое небо. В этой работе лучшие традиции древнерусской живописи соединены с врубелевским лиризмом, духом высокой трагедии и торжественным покоем. Масляные краски были нанесены художником непосредственно на стену без подготовительного грунта и со временем начали осыпаться. В 1946 г. живописный слой композиции сняли со стены реставраторы Николай Иванович Плеханов и Степан Сергеевич Чураков, в реставрационных мастерских братьев Кориных в Москве законсервировали; в 1960 гг. вернули в Киев, в Кирилловскую церковь; в 1998 г. реставратор А. Остапчук очистил от загрязнений и закрепил живопись. После масштабных работ в соборе при игумене Иннокентии (Монастырском) информации о появлении новых живописных изображений документы не сохранили. Но поскольку между 1751 и 1754 гг. выгорел иконостас собора, в 1757–1759 гг. по заказу игумена Феофана (Жолтовского) известный лаврский иконописец иеромонах Алимпий (Галик) написал для храма 53 иконы «недел» и 25 «штук» на темы Страстей Христовых, а также две большие иконы – Николая Чудотворца с чудесами и великомучеников Георгия Победоносца и Феодора Тирона (сохранился контракт и так называемое разбирательство о приёме работ). Он также исправил живопись в киотах в «преддверии» и сделал «два новых иконостаса» в жертвеннике, а для установки на синтроне написал две иконы – св. Феофана и преподобных Антония и Феодосия Печерских; кроме того, для игумена – большую икону Спасителя, искушаемого дьяволом, а также иконы Спасителя и Богородицы (исследователи предполагают, что иеромонах Алимпий с помощниками Моисеем Якубовичем и Иваном Козельским занимались также росписью стен в соборе).