Сохранились также несколько фотографий, сделанных А.В. Праховым до снятия иконостаса, на основании которых Ю.С. Асеев датировал иконы XVII в. В XIX в. был создан новый мраморный иконостас, включающий поставленные в один ряд четыре больших размеров иконы с арочным завершением. Иконостас был исполнен по проекту А.В. Прахова в псевдовизантийском стиле. За основу каркаса взято изображение «завязанных» узлом колонн на фресках XII в.; изготовление (стоимость 6075 руб.) было заказано одесскому и киевскому филиалам фирмы «Антонио Тузинни и Джузеппе Росси». Царские врата, двери в жертвенник и ризницу выполнены из кружевной бронзы на заводе Мартинсона. В орнаментации царских врат использованы мотивы растений, встречающихся вдоль дороги к Кирилловскому Свято-Троицкому монастырю. Венчает иконостас бронзовый процветший крест. Иконы были написаны М.А. Врубелем в Венеции, где он находился с ноября 1884 г. по май 1885 г. Степан Петрович Яремич отметил влияние венецианской живописи на чувство формы и цвета художника, а также резкое стилевое отличие от ориентированной на византийское искусство стенописи М.А. Врубеля в соборе. Образ Богоматери с Младенцем выполнен в соответствии с иконографией Печерской иконы Божьей Матери. По воспоминаниям А.В. Прахова, мастеру позировала итальянка, но основной моделью стала его супруга; Младенец Христос имел черты дочери Праховых Ольги. При строгой гармонии линий и красок М.А. Врубель умело использовал контрастные цвета, усилив эмоциональность образа Богородицы, в печальном взгляде Которой видна глубокая скорбь. Создание образа Спасителя на цинковой доске заняло у М.А. Врубеля две недели. Две другие иконы, святителей Кирилла и Афанасия Александрийских, он написал также быстро. Образы выполнены широким мазком, сверху одежды были по-сухому проштрихованы тонкой кистью. В иконографии М.А. Врубель ориентировался на фрески ХII в. в южном приделе собора Кирилловского Свято-Троицкого монастыря, например, повторил сетчатую скуфью на голове святителя Кирилла. В руках Спасителя и Кирилла – раскрытые книги с чистыми страницами, а Младенец Христос и святитель Афанасий держат соответственно свернутый свиток и закрытую книгу.