В каждой из трёх сохранившихся рукописей около 60 иллюстраций. Иллюстрации к трактату (композиции и схемы) были изначально задуманы автором и, по крайней мере, частично, выполнены им самим. Ватиканская рукопись (крупного формата – 332×315 мм) выполнена на толстом желтоватом пергамене невысокого качества, с многочисленными изъянами. На основании этих данных, а также характера и системы разлиновки Ж. Леруа убедительно доказал, что рукопись была написана в Южной Италии наклонным унциалом; большинство надстрочных знаков проставлено намного позднее; орнаментальных инициалов и заставок нет. По стилю миниатюры рукописи имеют значительное сходство с иллюстрациями парижской рукописи «Гомилий» Григория Назианзина (879–882 гг.). В её украшении, по мнению исследователей, принимал участие тот же константинопольский художник. Синайская и флорентийская рукописи (размеры – 252×183 и 255×190 мм), созданные, как полагают исследователи, в Константинополе в XI в. и содержащие иную редакцию текста, написаны минускулом и имеют очень сходные циклы иллюстраций. При этом исследователи отмечают, что художник, украшавший синайскую рукопись, в том, что касается стиля и композиции миниатюр, очевидно, в большей степени следовал своему образцу (около IX или X в.). Миниатюрист флорентийской рукописи изменил (в основном, сократил) некоторые сцены, чтобы формат иллюстраций лучше соответствовал прямоугольному формату листа. В стиле миниатюр этой рукописи – реминисценции манеры исполнения взятого за образец манускрипта (плавная моделировка форм, тонкость красочных слоёв, гармоничность и отсутствие яркого колорита), таким образом достигается большее сходство со стилем изображений конца XI в. В синайской рукописи помимо миниатюр есть заставки и инициалы, украшенные лепестковым орнаментом; во флорентийской – заставки, выполненные киноварью, в стиле, напоминающем «лобзиковый» стиль X в. Для флорентийского манускрипта, как и для ватиканского, был использован пергамен низкого качества. В целом оформление трёх рукописей, по мнению исследователей, должно было подражать оформлению естественнонаучных трактатов, украшение которых в Византии никогда не отличалось роскошью. Исследователи выделяют следующие группы иллюстраций «Христианской топографии»: изображения, объясняющие устройство мира, образы и композиции из Ветхого Завета и несколько изображений, связанных с Новым Заветом. Вторая группа иллюстраций, самая многочисленная, тематически связывает иллюстративный цикл трактата с миниатюрами Октатевхов (Восьмикнижий) и мировых хроник. Сначала учёные считали, что целый ряд ветхозаветных сцен и образов был заимствован из иллюстрированных рукописей Октатевхов, однако в последнее время пришли к заключению, что заимствование, скорее, могло быть обратным: из списков «Христианской топографии» в Октатевхи, тем более что самая ранняя сохранившаяся иллюстрированная рукопись Восьмикнижия относится ко второй половине XI в. Художник, украсивший миниатюрами смирнский Физиолог, не только заимствовал из «Христианской топографии» фрагменты текста вместе с иллюстрациями, но и добавил ряд изображений, напоминающих иконы (образы Христа и Богородицы), а также так называемых типологических сцен (композиции на сюжеты из Нового Завета, аллюзии на которые дают фрагменты текста Космы Индикоплова).