В росписи Храма участвовало до сорока художников.
В печати нередко упоминается участие В. Васнецова в настенной живописи Храма Христа. Однако картин его в Храме не было, и только после освящения его художник передал две исполненные им иконы - Богоматерь (на престоле) и Спас (на престоле).
Интерьер Храма украшали несколько десятков живописных работ известных художников того времени. В боковых «коридорах» здания - в пространстве между внешними стенами и четырьмя несущими пилонами - на 59 стенах были укреплены 177 мраморных досок, на которых запечатлена летопись Отечественной войны 1812 года с именами всех убитых, раненых и награжденных воинов от генерала до прапорщика, а также приказы по армии. Описано 71 сражение, происходившее во время войны в России 1812 года, в том числе Бородинская битва, в которой было до 300 тысяч участников с обеих сторон, до 100 тысяч погибших, более тысячи пушек. Отражены 87 сражений, происходивших за границей.
Центральная часть Храма была посвящена Рождеству Христа Спасителя. Левый северный придел Храма - князю Александру Невскому. Правый южный придел - святителю чудотворцу Николаю. Западное крыло Храма посвящалось деятелям русской церкви, распространившим и укреплявшим православную веру в России. Помещение Храма освещалось 60 окнами.
Пол в Храме представлял собой разноцветный ковер, где в разнообразных вариациях, словно в калейдоскопе, сочетались круги, звезды, шашки и другие фигуры из Лабрадора, шокшин-ского порфира и разных пород итальянского и бельгийского мрамора.
Храм освещался 35 люстрами с 264 бронзовыми подсвечниками. На позолоту церковной утвари потребовался 721 фунт золота.
Общий внутренний объем Храма составлял 102,5 тысячи кубометров, занимаемая Храмом площадь вместе с крыльцами - 6823 квадратных метра, внутренняя - 3990. Храм мог вместить 7200 человек без приделов, коридоров и хоров, которые не испытывали ни тесноты, ни духоты. Для сравнения - Большой театр рассчитан на тысячу мест, правда, сидящих зрителей. Высота Храма до верхнего креста - 103,5 метра, намного выше колокольни Ивана Великого (81 м), которая могла свободно уместиться внутри Храма. Сооружение крестообразное в плане, симметрично относительно вертикальной оси: у него четыре одинаковых фасада, четыре колокольни по углам и огромный центральный купол, опирающийся на четыре массивных пилона. Всего на строительство Храма с 1837 по 1883 год в день Вознесения Господня Государственным казначейством было ассигновано 15123163 рубля 89 копеек.
К 1881 году была устроена набережная, на площади возле Храма установлены фонари и закончена внутренняя отделка здания. Свыше двух лет стоял готовый Храм в ожидании освящения его, приуроченного к коронации царя Александра III. Несколько ранее новому Храму было присвоено наименование «Кафедральный во имя Христа Спасителя собор». 26 мая 1883 года произошло освящение Храма в присутствии императора Александра III.
Чтобы придать наиболее торжественный характер событию, кроме церемониала духовного торжества специальной комиссией была подготовлена и программа светского торжества, которая прошла с успехом, зрелище в этот день в Москве было невиданное. В 8 часов утра с колоколен Храма начался перезвон, известивший Москву о начале давно желанного дня торжественного освящения Храма. Через час священнослужители из Храма Спасителя направились с хоругвями Крестным ходом в Успенский собор Кремля за Святыми мощами. Из собора шествие двинулось обратно к Храму Христа. Тем временем в начале одиннадцатого часа в Храм Христа прибыли император Александр III и императрица с великой княжной Ксенией Александровной. На пути следования государя располагались войска, с которыми он здоровался и где его встретил князь В.А. Долгорукий - председатель Комиссии для построения Храма.
В Храме государя встречал Высокопреосвященный Иоан-никий, митрополит Московский.
В 11 часов к Храму Спасителя приблизился Крестный ход из Успенского собора. К ним присоединилось духовенство из многих московских церквей, архимандриты всех монастырей Москвы и Московской епархии и священнослужители из Храма Христа.
