Приделы посвящены были Николаю Чудотворцу и Сергию Радонежскому. Интерьеры храма, просторные, с высокими сводами, с потоками света, льющимися из окон в барабанах глав, производили величественное впечатление. Стенные росписи «в стиле итальянской живописи» были сделаны в 1810 году художником Калмыковым. В 1890-е годы их заменили новой живописью. В новом иконостасе, устроенном в храме в 1855 году, помещались старые образа, а приделы украшали мраморные иконостасы 1908 года (архитектор Ф.Ф. Горностаев).

Стены трапезной, напротив, были пышно украшены декором частых окон на боковых фасадах. Великолепным было убранство западного, выходившего к Бутырской улице, фасада трапезной. Здесь выделялись роскошный килевидный портал и «рогатые» наличники окон. Эта уникальная для Москвы декорация напоминала каменное убранство храмов Русского Севера. Впечатлял и большой живописный киот в огромном треугольном фронтоне, образованном торцом кровли. Трапезную перестраивал в 1908 году известный архитектор Ф.Ф. Горностаев. Специалисты отмечают большую стилистическую цельность и высокие художественные качества убранства фасадов храма, свидетельствующие о работе высококлассных, видимо, связанных с царским двором мастеров. Особую роль в декорации фасадов играли уникальные изразцовые фризы и яркие живописные панно в специальных нишах-киотах. Росписи покрывали и стены и своды Святых ворот — проезда под колокольней. «Образ Спасителя, писанный на стене» на западном фасаде колокольни, был знаменит тем, что представлял собою точную копию изображения Христа с предстоящими ему Варлаамом Хутынским и Сергием Радонежским на Спасских воротах Кремля.

Прихожанами храма были по преимуществу офицеры и солдаты Бутырского полка и члены их семей. В середине XVIII века в Бутырской слободе насчитывалось 262 двора военных,

а также солдатских жен и вдов. В 1747 году Бутырский полк расквартировали в Москве, но семьи его офицеров и солдат продолжали жить в слободе. В 1767 году Бутырский полк был переведен в Смоленск.