À l'intérieur de la cathédrale, la sobriété néoclassique des éléments architecturaux s’accorde avec le style pictural qui approche l’herminie orthodoxe de l’académisme italien dans une synthèse brillante de réalisme spirituel. Maître Gheorghe Tattarescu (1818-1894) y atteint le sommet de sa création artistique, grâce au raffinement des lignes et des couleurs, mais aussi à la richesse de l'imagerie. Dans le porche de la cathédrale, sur la voûte, le Père tout-puissant nous accueille à la gloire au firmament du ciel, le globe terrestre aux pieds. D'un côté et de l’autre, deux paraboles biblique peintes à l'huile nous préparent pour la rencontre avec Dieu dans la Maison de sa gloire: la parabole du Fils prodige, à droite, et celle du pharisien et du publicain, à gauche.  Deux plaques en marbre montées comme inscriptions votives sur le mur qui sépare le porche et la nef présentent l'histoire de la fondation de l’église, les fondateurs et le jour de la consécration, le 23 Avril, 1887. La nef centrale et les deux nefs latérales sont parées d’éléments picturaux adaptés aux dimensions et aux espaces respectifs: icônes des saints et des anges, scènes bibliques, motifs décoratifs, plus de 250 icônes et compositions ornent les murs, les voûtes, les pilastres et l’iconostase. La lumière du soleil pénètre dans la cathédrale à travers dix grandes fenêtres, filtrée par les vitraux.

Les tableaux votifs, suivant la tradition orthodoxe, se trouvent à l'entrée dans le vaisseau principal: le roi Carol Ier et la Reine Elisabeta, à droite, les métropolites Veniamin Costachi (1803-1842) et Iosif Naniescu (1875-1902), à gauche. Les piliers sud et nord présentent les portraits en pied de saints martyrs et des dévots qui inspirent aux fidèles de  la douceur, de la bonté et  pureté de l'âme.

Les quatre voûtes du sanctuaire sont ornées de compositions amples représentant des personnes et des événements cruciaux dans l'histoire du salut: le drame de la chute de Lucifer, les vingt-quatre vieillards du livre de l'Apocalypse, le Pantocrator entouré d'anges, tenant le livre de la sagesse divine de A à Ω, la Sainte Trinité entourée par les chants angéliques "Saint, saint, saint est Yahvé Sabaoth!".

Les parois latérales de la nef sont couvertes de compositions inspirées par des thèmes bibliques: la Descente du Saint-Esprit, la Transfiguration, l'Ascension, la Nativité, l’Adoration des mages, La Fuite en Egypte, La Descente de croix, la Mise au tombeau et la Résurrection.

Les voûtes transversales et celles longitudinales, tout comme les deux ambons, sont parées de plus de 100 images de saints en médaillon, sur fond de paysage ou imitation de mosaïque doré. La partie supérieure de l’abside représente l'icône de la Vierge Marie, "celle plus élevée que les cieux, l’enfant dans les bras". La surface circulaire de l'abside de l’autel présente des peintures inspirées par l'Ancien Testament (le Sacrifice d'Abraham et le rêve de Jacob), le Nouveau Testament (la Cène, le Lavement des pieds) ou l'histoire de l'Église: les Saints Apôtres Pierre et Paul, Jacques et Jean, les Saint-Hiérarques Basile le Grand, Jean Chrysostome, Grégoire le Grand, Athanase et Cyrille, les Saints archidiacres Stephen et Laurentiu.

 La beauté majestueuse de la peinture est renforcée aussi par les objets de culte qui garnissent le sanctuaire: les trônes épiscopaux et impériaux, les chandeliers et les candélabres en bronze argenté et doré, les vêtements sacerdotaux, les ampoules et les  vases liturgiques.  

L’iconostase de la cathédrale se compose de 49 icônes, regroupées en cinq registres. Le premier registre est formé par de petites icônes, rendant des aspects de la vie des personnes saintes représentées dans le registre supérieur. Suivent les icônes grandes: Jésus-Christ, à droite, la Mère de Dieu à la gauche des portes royales. Les icônes petites du premier registre représentent la scène de la rencontre du Sauveur avec les enfants, et, respectivement, la salutation d’Elisabeth.

L’icône de la Sainte rencontre dans la partie sud représente la fête patronale de l’ancienne fondation de 1695. Au-dessous est peinte l’Adoration des mages. À côté il y a l’icône du Saint-Grand martyr Georges le Porteur de Victoire, en-dessus de la scène représentant le miracle de la démolition des idoles. De l’autre côté, on trouve l'icône de saint Jean-Baptiste (l'icône représentant Jésus Christ se montrant à la foule) et l'icône de saint Jean le Nouveau de Suceava, qui reproduit un épisode de ses passions.

L'Annonciation est peinte sur la porte impériale, tandis que sur les portes des diacres on observe les figures des Saints Archanges Michel, au nord, et Gabriel, au sud.

Le troisième registre se compose de 12 icônes patronales, ayant la Cène au milieu. Les deux autres registres suivent la même symétrie: une icône centrale entourée de six autres icônes, distribuées d’un côté et de l’autre.

Au quatrième registre, le Sauveur Jésus-Christ est entouré par les 12 apôtres, alors que dans le cinquième registre l’icône de la Sainte Trinité règne parmi les icônes des prophètes de l'Ancien Testament.

Entre deux pendentifs au-dessus du dernier registre, il y a l'icône de la Résurrection de Jésus-Christ se présentant aux femmes revenant du sépulcre. En-dessus, Jésus crucifié et les deux chagrinés témoins de sa passion: la Mère de Dieu et saint Jean-Baptiste.

Les ornements sculpturaux de l’iconostase sont dorés et éclairent mystérieusement l’ensemble iconographique.

Mais la pièce la plus précieuse de la cathédrale est la châsse qui cache les reliques de Sainte Parascheva, celle très utile, par l’intermédiaire de laquelle Dieu répand sa grâce sur les gens. Les saintes reliques ont été apportées à la cathédrale du monastère "St. Trois Hiérarques "au début de 1889 et ont été placées dans la partie sud de la nef, entre le mur et le quatrième pilier.

Sainte Parascheva est née à Epivata, localité située au bord de la mer Marmara, pendant la première moitié du XIe siècle. Bien que sa vie terrestre fût seulement de 27 ans, ses peines ascétiques et le désir de perfection l’ont fait agréable à Dieu. Elle embrassa la vie monastique dans un monastère de Constantinople, embellissant son âme par la pratique des vertus de la prière, du jeûne et de l'aumône. Pendant cinq ans, elle vécut au monastère Notre-Dame de Heracleea Pontus, puis elle s’en est allée vers la Terre sainte sur les traces de Jésus-Christ pour y prier. A l’ordre divin, elle retourne dans son pays natal, où elle passa à la vie éternelle.

Ses vénérables reliques ont été découvertes de manière miraculeuse, et ont été exposées pour vénération dans l'église des "St. Apôtres" à Epivata ; les croyants y allaient comme pour une source de guérison et d'aide spirituelle. En 1238, les saintes reliques ont été emportées à Tarnovo par le tsar valaque-bulgare Ivan Asen II (1218-1241). Après 120 ans elles arrivent à Belgrade et en 1520 à Constantinople. Le prince de la Moldavie Vasile Lupu (1634-1653), bienfaiteur et soutien du Patriarcat œcuménique, reçu comme bénédiction la châsse avec les reliques de Saint-Parascheva, qui a été amenée à Iasi en 1641 et placée avec beaucoup d'honneur dans l’enceinte de sa nouvelle fondation, l’église "St. Trois Hiérarques". Après un incendie survenu à la fin de 1888, lorsque les reliques ont été laissées intactes par le feu, elles ont été transférées dans la nouvelle cathédrale métropolitaine, qui était consacrée depuis peu de temps.

Source de guérison spirituelle, de paix et de bénédiction, la Sainte Dévote Parascheva est vénérée en tant que véritable protectrice de Iasi et de la Moldavie entière. Le jour de 14 octobre rassemble à Iasi pèlerins de partout qui y viennent assister à la fête de la cathédrale et remercier la sainte pour tous les bienfaits versés sur les personnes qui l’appellent en prière. Mais l'esprit de prière et de joie spirituelle est présent tous les jours dans la cathédrale, car les messes s’y déroulent suivant la typique monastique.

Si en 1955 la cathédrale de Iasi a été la place où s’est prononcé la proclamation de la généralisation de la Sainte Dévote Parascheva dans le pays entier, depuis 1990, l’édifice a abrité des proclamations solennelles de la canonisation de plusieurs saints roumains: Sainte Theodora de Sihla et Saint Jean de Neamt (1992), Saint Hiérarque Petru Movilă (2002) et Saint Hiérarque Dosoftei (2005).

Depuis 1996, grâce aux efforts de S.E. Daniel, le Métropolite de la Moldavie et de Bucovine, la fête de la Sainte Dévote Parascheva devient occasion de communion spirituelle, reliques de saints des pays de la chrétienne européenne bien aimés par le peuple étant apportes en pèlerinage: Saint-André (1996), Saint Grand Martyr George ( 2000), la ceinture de la Mère de Dieu (2001), Saint-Jean Cassien (2002), St. Grand Martyr Démétrios (2003), Sainte-Croix (2004), Saint-Paul (2005), Saint-Nectaire-le-Thaumaturge (2006), Saint- Jean Chrysostome (2007).

Témoins de ces événements spirituels restent les fragments des reliques offerts en don à la Métropolie à ces occasions et qui sont gardés avec révérence et exposés pour vénération à côté de la châsse avec les ossements de la Sainte Dévote Paracheva.

Dans les 120 ans suivant à la consécration de la cathédrale, plusieurs travaux de réparation y ont été menés: après les deux guerres mondiales, après le tremblement de terre en 1977. En 1995 a été mis en exécution le plus grand projet de consolidation et de restauration de l’édifice. Des travaux pour renforcer les fondations et les tours ont été exécutés, et au demi- sous-sol un nouvel espace a été créé, espace qui deviendra la nécropole des métropolites de la Moldavie. Ici vont être amenés les reliques des évêques qui jadis ont guidé le peuple croyant de la Moldavie, pour être ensemble avec les deux fondateurs de la cathédrale, les métropolites Veniamin Costachi et Iosif Naniescu. Les ossements du premier sont déposés dans une niche à l'intérieur de la nef, tandis que du deuxième sont à l'extérieur, près du mur sud de l'église.