Этому назначению здани? как нельзя лучше отвечала центрическая композиция. Поэтому зодчий взял за основу пятикупольный храм. Четыре граненые башни примыкают к более высокой центральной и образуют стройную и ясную группу, составляющую в плане крест; четыре пониженных помещения размещаются между рукавами креста. Такая композиция обусловила также сходное решение всех фасадов церкви и расположение трех входов — с западной, северной и южной стороны. Объемы башен лишены горизонтальных членений, и поэтому взлет их вертикальных линий могуч; только в венчании он останавливается многообломным развитым карнизом, чтобы затем перейти выше, сделаться более легким в линиях барабанов и барочных грушевидных куполов. Этой же задаче создания приподнятого, парадного образа Екатерининской церкви подчинены и изысканные по форме порталы входов, тесно связанные с расположенными над ними архитектурными украшениями. Они очень пластичны, имеют оригинальную форму, их детали выделяются на глади стен и создают вместе с фланкирующими пилястрами главный декоративный акцент лобовых граней башен храма. В порталах поражает какая-то особая музыкальность, текучесть форм. Вертикальным линиям спаренных полуколонок вторят линии наличника проема, в строй которых как бы вплетаются криволинейные очертания завершения. Затем этот же «дуэт» повторяется в вертикалях тяг и криволинейных формах фигурного разорванного фронтончика над окном, расположенным выше дверного проема, чтобы закончиться над крестчатым окном в его завершении, сливающемся с венчающим карнизом. Здесь, так же как и в доме Лизогуба, при кажущейся одинаковости композиции фасадов хорошо различимы их тонкие нюансы. Среди трех входов главный, северный, ориентированный на город (южный обращен в сторону обрыва), отличается тщательной прорисовкой и пропорциональностью деталей своего убранства. Колонки его портала мощнее, и весь он более вытянутый. Завершающий фронтончик сложный по форме и стройный.
Главное, что впечатляет в интерьере церкви св. Екатерины, — это праздничность, раскрытие внутреннего пространства в высоту. Хор нет, и ничто не препятствует движению масс ввысь. Причудливое крестообразное пространство зрительно сразу же охватывается, и глаз невольно от боковых куполов переходит к самому высокому, центральному, откуда через многочисленные окна льются потоки света.
До освободительной войны 1648–1654 гг. на Украине ни одного каменного храма подобного типа не строилось. Первым пятикупольным крестовым в плане зданием была сооруженная в 1653 г. церковь Покрова в Низкеничах на Волыни. Екатерининская церковь в Чернигове интересна своим совершенно необычным архитектурно-конструктивным решением. Ее купола имеют сложную форму, состоящую из сводчатого восьмигранного пирамидального перекрытия, срезанного на две трети высоты, на котором возведен вертикальный восьмерик, перекрытый восьмигранным сводом. Подобная конструкция типична для украинского деревянного зодчества и возникла в каменной архитектуре под влиянием ее форм.
Почему появляются крестовые пятикупольные храмы, в которых планово-пространственная организация, конструкция, архитектурные массы и декоративное убранство гармонично слиты?
Высокий пафос борьбы за социальную и национальную свободу обусловил расцвет украинского искусства. Идея освободительной борьбы, национального самоутверждения придали образам искусства величественность и торжественность. Результатом и было повсеместное возведение подобных храмов, являющихся высшим достижением народного строительного гения. Крестовые пятикупольные здания потому так полюбились, что в них с большой полнотой выразились народные эстетические идеалы. Облик их башнеобразных масс был благородным и возвышенным. Они, как гигантские мемориальные памятники, поставленные в честь казацких побед, были обозримы со всех сторон и напоминали потомкам о воинских подвигах их предков.
Размах творческой фантазии строителей этих сооружений был бы невозможен без длительного, накапливающегося веками опыта, сокровищницей которого было деревянное народное зодчество. В нем-то и выкристаллизовались самые удачные, гениальные в своей простоте конструктивные решения и архитектурные формы; прием залома позволил довести принцип высотного раскрытия внутреннего пространства до совершенства. В архитектуре каменных зданий этого времени видно поразительное сходство с деревянными постройками не только в общем силуэте, в планировке, но даже и в деталях. Деревянные сооружения наиболее полно отвечали народным представлениям о прекрасном. Иногда, чтобы увеличить высоту здания, на срезанный пирамидальный срубный свод ставился еще один, меньший восьмерик. Если хотели еще больше увеличить высоту здания, то таким же образом возводили еще один восьмерик. Тогда храм имел три залома. Необходимо заметить, что в каменном зодчестве количество заломов не превышает трех, а в деревянном — шести.