Внутри храм представляет собой настоящий музей мозаики, площадь которой составляет 7 065 квадратных метров. Мозаика создавалась в мастерской В.А. Фролова по эскизам более 30 художников, среди которых были такие художники, как В.М Васнецов, М. В. Нестеров, А. П. Рябушкин, В.В. Беляев, Н. Н. Харламов. Мозаичная экспозиция Спаса-на-Крови является одной из крупнейших коллекций в Европе.