Исправлять рисунки академика министр императорского двора граф В.Ф. Адлерберг поручил другому академику и знатоку древнерусского искусства Ф.Г. Солнцеву. Тот откорректировал эскизы коллеги «согласно древним подлинникам и с соблюдением типов и вообще правил греко-российской церкви». По новым рисункам Серебряков стал расписывать храм, причем заключенный с ним контракт требовал, чтобы росписи Спаса на Бору соответствовали великолепию Большого Кремлевского дворца и могли послужить образцом для других московских церквей. Но не успел академик закончить работу, как восстал другой священнослужитель — протоиерей Покровский, который охарактеризовал росписи как не соответствующие «ни достоинству, ни древности спасоборского храма». Была проведена специальная экспертиза, и в 1859 году контракт с Серебряковым расторгли. После этого творчество в национально-историческом стиле прекратилось, академиков больше не беспокоили, а росписи выполнили по калькам, снятым со знаменитых фресок ярославской церкви Иоанна Предтечи в Толчкове, признанных наиболее подходящими «по своему характеру к храму Спаса на Бору».

В иконостасе Спасского собора находились древние иконы византийского стиля: Преображения, Сретения и Боголюбской Богоматери, привезенная некогда в Москву из Боголюбова. В ризнице храма сохранялись серебряные сосуды и две находки XIV—XV веков, сделанные в 1836 году при ремонте пола: глиняная чашечка и кожаный пояс с тиснеными изображениями.

Даже после всех реконструкций собор Спаса на Бору производил впечатление памятника необычайно древнего: щипцовые завершения его фасадов и лишенные украшений плоскости стен заставляли вспомнить о суровой новгородской архитектуре XIV—XVI веков. В интерьере храма, согласно описанию 1883 года, поражали «массивность пилонов, стен, тяжеловесность низких давящих сводов и общий темный колорит. Небольшие узкие окна, загороженные еще высокие двери не могут дать обильного света. очень древние царские врата».