Primul pictor al Catedralei Galaţi este Costin Petrescu, care iniţial a făcut pictura în ulei, distrusă la cutremurul din 1940. O altă etapă se petrece după 1950, program iconografic - unic în felul său - fiind realizat între 1952 şi 1957, de Episcopul Chesarie Păunescu şi de inspiraţia divină a iconarului Gheorghe Popescu, profesor la Institutul de Arte Plastice Bucureşti. El aşază în tehnica fresco haina bizantină a Catedralei, având ca surse de inspiraţie Evanghelia lui Hristos şi Sfânta Tradiţie.
După modelul "Sfintei Sofia"
Frumoasa pictură a Catedralei gălăţene are drept model pictura Catedralei „Sfânta Sofia” din Constantinopol, spune arhitect Mihaela Palade. În 31 mai 1957, la recepţia lucrării, realizată "în stil neobizantin şi de o reală valoare artistică" se preciza că „pictura Catedralei Galaţi ocupă în estetica bisericii un nou drum care poate deveni model pentru toată pictura ortodoxă” şi „îndreptar pentru viitorii specialişti”. Catedrala a fost (re)sfinţită în 7 iulie 1957, în vremea păstoririi Episcopului Chesarie Păunescu (1950-1973). Dar nu se putea ajunge aici fără jertfa celor 19 ani de păstorire ai vlădicăi Cosma Petrovici (1924-1948) care a reuşit să menţină catedrala în picioare după Primul Război Mondial şi după cutremurul din 1940.
Desăvârşită după un veac de existenţă
Pictura a fost refăcută şi desăvârşită după 1990, prin grija ÎPS Casian al Dunării de Jos, după ce a restaurat Sfântul locaş din temelie. Restaurarea începuse înainte de decembrie 1989, sub păstorirea ÎPS Antim Nica (1973-1994), însă atitudinea obtuză a autorităţilor comuniste a ţinut lucrările pe loc. Sub actualul arhiereu al locului, între 1994-1995, au fost binecuvântate lucrările de restaurare. Complicata lucrarea a fost încredinţată pictorului Cristian Gh. Condurache din Vaslui care a respectat programul iconografic al înaintaşului său, pictorul Gh. Popescu.
Spre împărăţia lui Dumnezeu
Reprezentările iconografice sunt dispuse potrivit canoanelor şi tradiţiei bizantine. Fie că te privesc din Altar, naos, pronaos, ochii Sfinţilor sunt luminoşi; fiecare icoană este o "Fereastră deschisă către cer", o invitaţie la Lumină. Chemarea la Hristos o descoperim încă de la intrarea în biserică, prin redarea vieţii Sfântului Ierarh Nicolae, ocrotitorul iniţial al Catedralei, reprezentat în mai multe registre. O altă frescă de pe peretele de nord (pronaos) ilustrează un moment recent - Aducerea Moaştelor Sfântului Apostol Andrei, la Galaţi, eveniment petrecut în 17 octombrie 1996 - devenit Ocrotitorul Catedralei.
