Pictura interioară a fost realizată de Gheorghe Tattarescu.

Avându-se în vedere suprafețele mari ce trebuiau acoperite și calitatea artistica la care trebuia să se ajungă, experimentatul pictor bucureştean, Gheorghe Tattarescu, aflat la vârsta deplinei maturităţi artistice, a ales ca soluție realizarea de panouri pictate şi tratarea unitară a fondului de perete cu elemente decorative de influenţă renascentistă. Această variantă fusese aleasă, anterior, și de Nicolae Grigorescu în pictarea bisericii catedrale de la Agapia. Formarea artistică a lui Gheorghe Tattarascu și curentul artistic al vremii au fost hotărâtoare asupra lucrării.

Interpretând canoanele Erminiei ortodoxe, Tattarescu se arată deschis influenţelor picturii occidentale, pe linia noutăţilor căutate de pictura bisericească românească în sec. al XIX-lea. Atât în realizarea celor 4 scene biblice de pe bolţile navei centrale cât şi în zugrăvirea chipurilor de sfinţi, precum şi în alcătuirea compoziţiilor decorative, peste 250 de panouri pictate și compoziții, se resimte influența neoclasicismului de factură italiană, pe care artistul îl cunoscuse în anii de studii la Academia di San Luca din Roma. Se realizează, astfel, un echilibru între pictură şi stilul arhitectonic, ambele tributare artei occidentale.

Pe peretele stâng, în zona superioară stranei, spre catapeteasmă, Tattarescu își schițează, cu linii fine, monocrome, un autoportret disimulat în ornamentica peretelui. Astfel, el își semnează discret opera precum zugravii de biserici din vechime.