Горельефные бюсты Михаила Всеволодовича и Феодора помещены на больших южных внутренних дверях Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге (1840–1850 гг., скульптор Иван Петрович (Джованни) Витали, по рисунку Огюста Монферрана и Константина Антоновича Молдавского), на которых изображены другие русские святые и сцены Житий князей Владимира и Александра Невского; Михаил Всеволодович изображён в шубе с горностаевым воротником и шапке необычной фигурной формы. В убранстве храма Христа Спасителя в Москве (1839–1883 гг., воссоздан в 1994–1997 гг.) Черниговские святые представлены несколько раз. На восточном фасаде (над аркой окна южной стены восточного рукава, рядом с Московскими святыми) размещены их скульптурные фигуры по моделям Петра Карловича Клодта, свидетельствующие о попытках переосмысления иконографии святых с целью придать им средневековый и одновременно героический облик (Михаил Всеволодович – в шапке Мономаха, в руке держит церковь; Феодор в опущенной левой руке держит шапку, правая – воздета). Ещё одна пара их изображений (вместе со святым Даниилом Московским) занимает тимпан левых дверей северного фасада (по моделям Фёдора Петровича Толстого). В живописном декоре интерьера мученики были размещены по отдельности и в разном масштабе, хотя и находились в одном пространстве, отведённом под образы русских святых, включая князей (в северном приделе Александра Невского): Михаил Всеволодович в рост, вместе с Андреем Боголюбским, Георгием Владимирским и Даниилом Московским – по сторонам малой хорной арки (художник Евграф Семёнович Сорокин), Феодор и князья, в том числе Михаил Тверской – в медальонах большой арки рядом с иконостасом придела (художник Фёдор Александрович Васильев). Вместе с другими князьями и Московскими митрополитами Михаил Всеволодович и Феодор были изображены в росписи собора Спаса на Бору в Московском Кремле (1859–1863 гг., А.С. Рогожкин, по рисунку Фёдора Григорьевича Солнцева). Образы Черниговских чудотворцев или одного Михаила Всеволодовича иногда становились частью убранства крупных провинциальных храмов. Так, князь был изображён в росписи Вознесенского собора в Ельце (освящён в 1889 г.), созданной Алексеем Ивановичем Корзухиным и Клавдием Васильевичем Лебедевым. По мнению исследователей, в ходе подготовки к росписи храма К.В. Лебедев исполнил датированный 1885 г. эскиз с изображениями Михаила Всеволодовича и Андрея Боголюбского (Церковно-археологический кабинет Московской духовной семинарии). Эскиз демонстрирует попытку психологически и исторически точной реконструкции образа древнерусского князя-мученика. Святой имеет характерную русскую причёску и бороду, облачён в кафтан и шубу и в скрещённых на груди руках держит массивный крест, который не только является знаком мученической кончины, но и выглядит как подлинный средневековый предмет. В конце XIX в. иконография Михаила Всеволодовича в профессиональном церковном искусстве приобретает всё бо́льшую историческую точность. В росписи Владимирского собора в Киеве (1885–1896 гг.) Виктор Михайлович Васнецов придал Михаилу Всеволодовичу облик русского князя домонгольского времени: он одет в рубаху с крупным орнаментом по подолу, тяжёлое корзно с крестами в медальонах, шапка аналогична княжеским головным уборам в произведениях XI–XIV вв.