Во внутреннем оформлении Никольского Морского собора архитектор Чевакинский проявил исключительную композиционную изобретательность. Блистательна классическая по формам и пропорциям колоннада, украшающая иконостас. Поверхность колонн увита гирляндами цветов и листьев, красиво и тонко прорисованных.
Работы по внутренней отделке собора проводил знаменитый московский «золотарь» Семен Золотой «с искусными помощниками».
Художественные работы – роспись стен, потолка, иконы – огромный труд и талант братьев Федота и Мины Колокольниковых.
Резной деревянный иконостас с тонким изящным рисунком виртуозно выполнен знаменитыми резчиками Савелием Никулиным и Иваном Канаевым.
Иконы для верхней церкви предложили написать Федоту Лукичу Колокольникову. Однако, когда на Адмиралтейств-коллегии зашел вопрос о цене, ее президент – генерал-адмирал М. М. Голицын – был несказанно удивлен независимостью и твердостью крепостного художника. Перед коллегией стоял знаменитый мастер, знавший цену своему труду и таланту. Он не тушевался и не соглашался раболепно на предложенные условия. После долгих препирательств и уговоров Федот Лукич твердым спокойным голосом назвал окончательную сумму – тысяча рублей, ниже которой он за работу не возьмется. Адмиралтейств-коллегии пришлось согласиться с его требованиями и подписать с художником официальный договор, по условиям которого знаменитый столичный живописец обязывался «написать для верхнего храма 32 иконы, по рисунку и реестру архитектора Чевакинского. При этом все иконы должны быть написаны добрым мастерством, собственными иконописца лутчшими красками, а где необходимо, разведенным золотом». На покупку красок мастеру выдали аванс в 200 рублей, остальная сумма ему будет выдаваться по написании образов «без задержания». Срок изготовления всех 32 икон установили в течение полутора лет.
Мина Лукич Колокольников должен был написать 42 образа для иконостаса нижнего Никольского храма.
Братья Колокольниковы считались лучшими живописцами тех лет. Ими расписаны многие столичные дворцы и храмы. Поэтому не удивительно, что именно их Адмиралтейств-коллегия и постаралась заполучить для оформления интерьеров Морского собора. Работали братья в собственных мастерских, Федот Лукич – в Царском Селе, Мина Лукич – в собственном доме на Васильевском острове, где, помимо обширной мастерской, были выделены специальные помещения для хранения материалов и готовых работ.
Заказ Адмиралтейств-коллегии братья выполнили с небольшой задержкой. В указанный срок (июнь 1757 года) Федоту Лукичу оставалось дописать храмовый образ Богоявления и завершить почти написанные образа для Царских врат. Его брат, Мина Лукич, 13 июня доложил Адмиралтейств-коллегии, что все 42 образа им написаны, но некоторые из них он еще «поправляет».
1762 год для С. И. Чевакинского стал важной и радостной вехой – строительство монументального Никольского Морского собора наконец завершилось. Храм был освящен и открыт для верующих.
Через тридцать лет, в 1790-е годы, профессор Императорской академии наук Иоганн Готлиб Георги в книге «Описание Российско-императорского столичного города Санкт-Петербурга и достопримечательностей в окрестностях оного» прекрасно охарактеризовал Никольский Морской собор: «Церковь Св. Николая Чудотворца, которая по принадлежности своей к Адмиралтейству называется также Морская, находится на том углу, где Екатерининский канал с правою стороною Никольского собора соединяется, на приятной, деревьями и решеткой окруженной площади. Она построена в два высоких яруса, со многими выдающимися вперед углами, столбами коринфского ордера и другими украшениями. На кровле одного большого купола сделано четыре меньших, покрытые все медными листами, крепко через огонь золочеными, что при солнце весьма блистает. Колокольня отдалена от церкви более нежели на 20 сажен; она узка вышиною около 50 сажен и выстроена с хорошим вкусом. Во внутренности имеются две церкви: нижнюю топить можно, и потому она называется зимнею, а верхняя – летнею. В нижней церкви отправляются зимою в торжественные дни молебствия всем здешним духовенством. Обе богаты резьбою, позолотою и другими украшениями, также и хорошо писанными иконами; особливо же в летней церкви, которая гораздо великолепнее, находится много богатых и драгоценными каменьями украшенных икон угодников Божиих. Екатерина Великая после побед, одержанных над шведским флотом в июне 1790 года, посвятила в сию церковь 5 икон, золотом и драгоценными каменьями украшенных, изображающих тех святых, коих память празднуется в дни оных побед».
За долгие годы Никольский Морской собор мало в чем изменился. В храме по-прежнему царит колорит и дух старых эпох – прекрасные старинные иконы, золоченые резные киоты, таинственное и умиротворяющее мерцание свечей и лампад.