Зидно сликарство
Површина свих осликаних зидова и сводова укупно износи преко 628 метара квадратних.
Зидно сликарство Саборне цркве показује слободније романтичарско изражавање, посебно у колориту и зналачком коришћењу ефеката светло-тамно, како у наглашавању драматике самих призора, тако и у композиционом повезивању великог броја фигура у одређене скупине. Аврамовић је у Саборној цркви извео укупно двадесет и две зидне композиције рађене уљем на добро припремљеној подлози. Површина свих осликаних зидова и сводова укупно износи преко 628 метара квадратних.
Композиције у олтарском простору
Композиције у олтарском простору распоређене су у више зона. У доњој зони у проскомидији насликан је Господ Исус Христос са прободеним ребром; испод средњег олтарског прозора представљен је Господ Исус Христос као велики Архијереј на престолу. Изнад три олтарска прозора налазе се следеће композиције: у средњој је представљена Тајна вечера, у левој (северној) Мелхиседек, праотац Аврам, а у десној (јужној) рукоположење седам ђакона (смештена управо изнад ђаконикона). У горњем делу је површина конхе помоћу лукова подељена у три сектора: у средњем је насликана Христова молитва у Гетсиманском врту, у левом (северном) жртва Нојева, у десном (јужном) жртва Аврамова.
Сводови - симбол Саборне цркве
На сводовима наоса насликан је Мојсије који прима таблицу са десет Божијих заповести, а у приземљу на своду припрате сусрет Марије и Јелисавете. На зидовима наоса у лунетама изнад прозора насликано је укупно осам композиција (по четири на сваком зиду). На северном зиду насликане су следеће композиције (посматране од истока ка западу): Васкрсавање удовичиног сина, Удовичина лепта, Истеривање трговаца из храма и Пакао. У лунеатама на јужном зиду налазе се: Осјазаније Томино, Подајте цару царево а Богу Божије, Саулов пад и Господ Исус Христос са мудрим и лудим девојкама.
У лето 1899. године извршено је осликавање доње зоне зидова у олтарском простору. Овај посао поверен је живописцу Анастасу Стефановићу. Према сачуваној архивској грађи, Стефановић је у олтарском простору Саборне цркве урадио следеће сликарске послове: чишћење, односно једну врсту рестаурације двеју Аврамовићевих зидних композиција (Исус Христос са прободеним ребром и Исус Христос као велики Архијереј на престолу), а и насликао 21 стојећу фигуру светитеља готово у природној величини.
Са леве стране ђаконикона насликана је већа композиција са пет српских светитеља и владара окупљених око мањег престола: Св. Краљ Милутин, Св. Јован Владимир, Св. Јоаникије први патријарх српски (у средини са Јеванђељем у рукама), Св. Стефан Првовенчани и Св. Стефан Дечански.
Познато је да је 1902. године Стефановић радио за Саборну цркву велику икону Св. Саве (рађена уљем на дрвету), која је украсила прочеље гробнице митрополита Михаила. У ђаконикону (где се налази једна зазидана ниша) насликане су фигуре српских светих жена: Св. мученице Јелене, Св. мученице Анастасије и Св. преподобне царице Маре.
Када је реч о сликарским делима која Саборну цркву украшавају споља, треба истаћи три иконе великих димезија које се налазе на западној фасади. Настале су вероватно око 1885-86. године. У средишњем делу насликана је икона Свете Тројице, са северне стране Свети Арханђел Михаило, а са јужне Свети Арханђел Гаврило. Ова дела би се могла приписати познатом сликару, члану Српског ученог друштва, Николи Марковићу. У новије време, тачније 1961. године, сликар Живко Стојисављевић израдио је нацрте за витраже којима су украшени прозори Саборне цркве. На средишњем апсидном прозору у олтару првобитно је била представљена стојећа фигура Господа Исуса Христа на облацима, окруженог херувимима и анђелима, али због великих оштећења, на захтев Управе Саборне цркве, сликар-конзерватор Душан Мартиновић је 1995. године насликао Вазнесење Христово. На северном апсидном прозору представљена је стојећа фигура Богородице, а на јужном апсидном прозору Св. Арханђел Михаило.
Четири прозора на северном зиду наоса украшена су следећим композицијама: певнички правоугаони прозор са два поља има представе јеванђелиста: у горњем пољу Св. јеванђелист Лука, а у доњем Св. јеванђелист Јован.
На истом зиду, идући према западу на престона три прозора: Св. Јован крститељ, Св. Никола, и Св. великомученик Георгије. На јужном зиду су следеће композиције: на певничком прозору са два поља са представама јеванђелиста Св. Матеја и Св. Марка; на остала три прозора идући према западу: Свети Сава, Свети Симеон Мироточиви и Свети Василије Велики.