Варсонофий служил в Казани сначала как архимандрит, его изображения в фелони и монашеском куколе встречаются в миниатюрах лицевых Житий Гурия и Варсонофия. Обычно он изображается как святитель в соответствии с описаниями в иконописных подлинниках: «В шапке, риза святительская, омофор и Евангелие», «в фелони и омофоре». Иконография близка к изображению Казанского архиепископа Гурия: «Надсед, брада аки Гуриева» с отличием в форме бороды – «на конец раздвоилась» (эта особенность в изображениях иногда не прослеживается). Варсонофий – «глубокий старец русского типа, сед с темнотой, борода узкая и длинноватая, волосы просты..., можно писать его и в схиме». В Преображенском соборе Спасо-Преображенского монастыря (не сохранился), основанного архимандритом Варсонофием в Казанском Кремле, находилась древняя (?) запрестольная двусторонняя икона «Богоматерь Тихвинская – Святители Гурий и Варсонофий» в басменном окладе, с чеканными венцами и дробницами, украшенная привесами с драгоценными камнями и жемчугом. Из сохранившегося до настоящего времени описания иконы следует, что «изображения святителей очень характерны и отличаются строгостию старинного иконописного стиля. Святители облачены в древние длинные фелони с белыми узкими омофорами, в низких шапках с белой горностаевой опушкой. Ростом святитель Гурий выше святителя Варсонофия… У святителя Варсонофия лицо худое, измождённое, щёки глубоко впали, борода длинная, но редкая и оканчивается около половины груди – она несколько менее бороды святителя Гурия. Брови у святителя Варсонофия шире, усы тоньше и позволяют видеть крупные губы, седины в бороде меньше, глаза смотрят строже». Наиболее раннее известное исследователям изображение Варсонофия – на правом поле шитой пелены «Богоматерь Казанская» (начало XVII в., Русский музей), иконография средника которой восходит к иконе, явленной в 1579 г. в Казани; Варсонофий в фелони, омофоре, низкой митре, правая рука поднята в двуперстном благословении, в левой Евангелие, над фигурой надпись: «Стый Варсонофий Чудотворец»; на левом поле – архиепископ Гурий. На иконах Богоматери Казанской фигуры святителей Варсонофия и Гурия часто помещаются на полях: на правом поле вологодской иконы из Спасо-Прилуцкого монастыря (первая четверть XVII в., Вологодский государственный историко-архивный и художественный музей-заповедник; датирована второй четвертью XVII в.) изображён Варсонофий с удлинённой клинообразной бородой, с поднятой в благословении рукой, с Евангелием; на иконах XVI(?) – XIX вв., XVII в. (прописи) (обе в Сергиево-Посадском государственном историко-архивном и художественном музее-заповеднике) и XIX в. (Государственный музей изобразительных искусств Республики Татарстан); иногда Гурий и Варсонофий изображены коленопреклонёнными на нижнем поле иконы XVII(?) – XIX вв. (Сергиево-Посадский государственный историко-архивный и художественный музей-заповедник). Святители Гурий и Варсонофий изображались также на створах киотов Казанской иконы Богоматери (например, упоминается под 1627 г. киот из Нижегородских земель). Согласно самой ранней сохранившейся описи 1771 г. московского Казанского собора, над северными дверями стоял «штилистовый» (около 31,2х26,7 см) образ Казанской Богоматери в жемчужной ризе и подобном же киоте со створами. Особое распространение получили парные изображения святителей Гурия и Варсонофия.