Исследователям известен случай изображения Московских чудотворцев на полях Владимирской иконы Божьей Матери – к этому варианту относилась икона с фигурами святых Москвы и Подмосковья, поднесённая московским дворянством наследнику цесаревичу Алексею Николаевичу в 1912 г. в память первого посещения «царствующего града Москвы». На этой иконе, где исследователи видят подражание памятникам XVI–XVII вв., Черниговские мученики представлены на верхнем поле, в клейме килевидной формы, по пояс, в позе моления; рядом помещены Святая Троица и Московские святые из дома Рюриковичей – царевич Дмитрий, Даниил Московский и преподобная Евфросиния (Евдокия). Кроме подобных композиций образы Черниговских святых включались в более сложные изобразительные программы общерусского характера. Так, Михаил Всеволодович (без Феодора, но со своей дочерью, преподобной Евфросинией Суздальской) представлен на иконе «Образ всех святых Российских великих князей, княгинь и княжон роду царского» 1860 гг. в Князь-Владимирском соборе в Санкт-Петербурге: на этой иконе, выполненной, как полагают исследователи, в столичной мастерской Пешехоновых, как и на других созданных там же образах русских князей, в фигуре Михаила Всеволодовича исследователи видят связь с памятниками конца XVI – XVII вв., о чём свидетельствуют княжеская шапка и форма короткой бороды. Вместе с тем образы Михаила Всеволодовича и Феодора отсутствуют в ряде композиций или ансамблей с большим количеством фигур русских святых и, в частности, князей. Например, их нет в серии минейных икон работы мстёрских мастеров Михаила Ивановича Дикарёва и Иосифа (Осипа) Семёновича Чирикова из Введенской церкви Мраморного дворца в Санкт-Петербурге – домового храма великого князя Константина Константиновича (1880–1890 гг.). В этом комплекте основной дате памяти Черниговских святых (20 сентября) соответствовал образ святого князя Олега Брянского, что, как полагают исследователи, объясняется семейными обстоятельствами заказчика (в 1892 г. у князя Константина родился сын Олег). Впрочем, изображение Михаила Всеволодовича (без боярина Феодора) входило в состав стенописного декора дворцового храма наряду с образами других князей-мучеников – Бориса, Глеба и Михаила Тверского, а также Московских митрополитов. По мнению исследователей, в XIX в. образы Михаила Всеволодовича и Феодора Черниговских не всегда воспринимались как необходимый элемент подобных ансамблей. Тем не менее, они сравнительно часто присутствуют в живописном и пластическом убранстве крупных храмов XIX в. и в том числе главных соборов Российской империи, что исследователи объясняют актуализацией сюжетов средневековой русской истории, а также связью образов Михаила Всеволодовича и Феодора Черниговских с темой противостояния врагам веры и идеей единства православия и монархии. Эти произведения исполнены в академической стилистике и нередко принадлежат ведущим живописцам и скульпторам эпохи позднего классицизма и историзма. Вместе со святыми князьями Владимиром, Борисом и Глебом, княгиней Ольгой и царевичем Дмитрием Михаил Всеволодович представлен на парных иконах иконостаса конца 1820 гг. в санкт-петербургском Преображенском соборе; образы расположены ниже верхнего, апостольского яруса, над парными иконами четырёх Московских святителей.