Внутри храм представляет собой настоящий музей мозаики, площадь которой составляет 7065 квадратных метров. Мозаика создавалась в мастерской Владимира Фролова по эскизам более 30 художников, среди которых были такие, как Виктор Васнецов, Фирс Журавлёв, Михаил Нестеров, Андрей Рябушкин, Василий Беляев, Николай Харламов. Мозаичная экспозиция храма Спаса на Крови является одной из крупнейших коллекций в Европе.