Согласно летописному свидетельству, Феофан Грек в 1405 г. расписал этот храм вместе с русским иконописцем Андреем Рублевым. В дальнейшем именно Андрей Рублев стал главной фигурой художественной жизни Москвы первой четверти XV в. В 1408 г. он вместе со своим другом Даниилом Черным по приказу великого князя расписал Успенский собор во Владимире— в то время первый по значению храм в Северо-Восточной Руси. Сохранилась часть икон из иконостаса и фрагменты фресок. Позднее Андрей Рублев вместе с учениками украсил «подписанием чюдным» Спасский собор Андроникова монастыря, пострижеником которого он был. Последней работой, выполненной совместно Андреем, Даниилом и их учениками, стала роспись построенного к осени 1426 г. каменного Троицкого собора Троице-Сергиева монастыря. Сохранился написанный в это время иконостас, в состав которого входит икона «Троица» — лучшее произведение Рублева. Вскоре после выполнения этой работы Андрей Рублев умер.
По общей оценке исследователей, Андрей Рублев был не только главной фшурой художественной жизни Москвы первой четверти XV в., но и одним из наиболее крупных мастеров всего европейского искусства развитого Средневековья и самым крупным художником русского Средневековья. Хотя ему приходилось работать совместно с Феофаном Греком, драматическое искусство Феофана не оказало на него влияния. Андрею Рублеву, как и другим московским мастерам его времени, гораздо более импонировало другое направление в поздневизантийском искусстве, стремившееся изображать своего героя как гармоническую личность, богатство духовной жизни которой передавалось с помощью определенной пространственной композиции, скульптурности изображения, оживленного мотивами движения, и классической, восходящей к античному наследию системы пропорций. На древнерусской почве этот стиль подвергся определенной трансформации. Русские мастера сохранили классическую систему пропорций, но устранили скульптурность изображения, замкнув его рамками круговых движений. Нервную византийскую красочную лепку сменила гладь ровных красочных пятен, на смену византийскому вибрирующему контуру пришел ясный очерк фигуры. Так, в соответствии с духовными исканиями эпохи создавался образ прекрасной, совершенной личности, отделенной от мира и погруженной в общение с божественным началом. Наиболее яркое выражение этот стиль нашел в произведениях Андрея Рублева, его фресках в Успенском соборе во Владимире, выполненных в 1408 г., а также в иконе «Троица». Классическим образам византийского искусства подчас была присуща известная холодность. Образы Рублева согреты теплым чувством их создателя, в них звучит очень чистая, чуть печальная лирическая интонация, столь характерная для наиболее ярких образов древнерусской культуры. Высочайшим уровнем исполнения отличаются иконы «Звенигородского чина», найденные в XX в. в пристройке к одному из звенигородских храмов. Созданное Андреем Рублевым изображение Христа — благородной, духовно богатой, полной любви к людям личности — принадлежит к числу наиболее ярких в средневековом искусстве. Для людей последующих поколений искусство Рублева оставалось высшим эталоном, образцом, на который следовало равняться. В решениях церковного собора 1551 г. иконописцам предписывалось изображать Троицу так, как писал Андрей Рублев. Уже поколением учеников Рублева был выполнен в конце 20-х гг. XV в. отражающий полное утверждение его стиля в московском искусстве XV в. цикл образов для иконостаса Троицкого собора Троице-Сергиевой лавры.