В том же году художник приступил к оформлению спектакля «Снегурочка» по пьесе А. Н. Островского, поставленной на домашней сцене Мамонтовых. Позднее (после открытия Русской частной оперы Мамонтова) немного переделанные Васнецовым декорации зрители увидели на большой сцене в опере Н. А. Римского-Корсакова. Вместе с другими членами абрамцевского кружка художник занимался изучением старинной архитектуры, собирал коллекции русских костюмов, предметов быта, ездил по деревням в поисках интересного материала. Увлечение Васнецова древнерусским зодчеством вылилось в создание небольшой домашней церкви в Абрамцево (художник не оставил опытов в области архитектуры: в начале 1900 года по его проекту был выполнен фасад здания Третьяковской галереи и несколько частных особняков).
Большой успех мастеру принес громадный фриз «Каменный век», созданный для украшения Круглого зала недавно выстроенного здания Исторического музея. Над этим произведением художник работал с 1882 по 1885 год. Позднее друзья Виктора Михайловича вспоминали, как он хватал каждого, кто приезжал в Абрамцево, и тащил в свою мастерскую позировать, ведь ему нужно было изобразить целое племя.
Васнецов выполнил несколько графических эскизов и отдельных сцен. Окончательный вариант представляет собой трехчастную композицию. Первая часть показывает повседневную жизнь первобытных людей, вторая — эпизод охоты на мамонта, а третья, помещенная отдельно в простенки между двумя окнами, называется «Пиршество». В 1885 году фриз «Каменный век» увидели первые посетители. Зрители встретили творение Васнецова восторженно.
Абрамцевский период был для художника необыкновенно плодотворным. В это время он написал целый ряд крупных картин, в 1881 году в своей мастерской в Абрамцево начал «Богатырей», замысел которого родился еще во время парижской поездки. Однако работа над ним была прервана новым заказом. А. В. Прахов, профессор археологии Петербургского университета и глава художественного совета по оформлению Владимирского собора, возводимого в Киеве, предложил Васнецову заняться росписью храма.
Осенью 1885 года вместе с семьей Васнецов переехал в Киев. Но перед тем как приступить к работе, он побывал в Италии, где познакомился с византийскими и итальянскими фресками в соборах и монастырях. Художник посетил Равенну, Рим, Венецию, Палермо. Вернувшись из-за границы, он внимательно изучил древнерусскую монументальную живопись и мозаику в Киеве.
По своей масштабности и технической сложности росписи Владимирского собора — поистине титанический труд мастера. На создание фресок Васнецову потребовалось почти десять лет (1885–1896).
Художник считал, что храмовые росписи — это не только выражение определенных догматов церкви, но и памятник Киевской Руси — колыбели Русского государства, поэтому так много места он отвел образам исторических деятелей прошлого. Используя традиции древнерусской монументальной живописи, Васнецов изобразил князей Владимира, Андрея Боголюбского, Александра Невского, Дмитрия Донского, летописца Нестора, живописца Алипия. Мастеру удалось передать типические особенности и сильные характеры каждой личности, в их образах ощущается поэзия древних преданий и легенд. Хотя портреты знаменитых деятелей русской истории написаны по воображению, в них видны черты друзей и близких Васнецова. В своих фресках Виктор Михайлович мастерски использовал элементы старинных костюмов, детали древнерусского зодчества.
Чтобы добиться монументальности, художник показал фигуры несколько больше натуральной величины, опустил линию горизонта и сделал пространство неглубоким. Каждое изображение поясняется надписью, выполненной в виде славянской вязи. Стилизованность (вытянутость пропорций человеческих фигур) не лишает росписи достоверности.
Первые акварельные эскизы практически всех композиций росписей были сделаны Васнецовым еще в Москве. В Киеве по ним были выполнены картоны (эскизы на холсте) нужных размеров. Разделенные на квадраты, они использовались мастером и его помощниками при создании росписей по сухой штукатурке масляными красками.