Общая площадь мозаики во внутреннем убранстве собора, который был заложен 18 октября 1883 г., составляет 7065 квадратных метров.
На право исполнения мозаик был объявлен конкурс. Соревновались мозаичное отделение Императорской Академии художеств, известные итальянские фирмы «Венецианская мастерская» Антонио Сальвиатти и «Societa Musiva», немецкая фирма «Пул и Вагнер» и частная мастерская братьев Александра и Владимира Фроловых, которая и получила самый большой заказ на выполнение работ. Основную работу предстояло выполнить мастерам Академии художеств, а четыре иконы в боковых приделах – немецкой фирме «Пудл и Вагнер». Фирма Фроловых первая в России освоила ускоренный «обратный» («венецианский») способ набора мозаики. Это метод создания масштабных композиций, воспринимаемых с большого расстояния. Живописный оригинал переводили на плотную бумагу (кальку) в зеркальном отображении. Затем рисунок делили на части, после на каждую наклеивали смальту. Готовую мозаику окружали рамой и заливали цементным раствором. Мозаичные блоки крепились к стене, а швы между ними заполняли мастикой так, что даже при близком расстоянии их невозможно разглядеть и по сей день.
Работа над мозаикой длилась с 1894 по 1906 г. по эскизам более 30 художников, среди которых В.М.Васнецов, Ф.С.Журавлёв, М.В.Нестеров, А.П.Рябушкин, В.В.Беляев, Н.Н.Харламов.
Торжественное открытие собора состоялось в 1907 г. С самого начала его не планировали делать приходским, т.е. публичным. Вплоть до закрытия в 1930 г. он был единственным в своем роде собранием драгоценностей. Помимо мозаичных картин, пол, стены, своды, купола и пилоны были выполнены из итальянского мрамора, уральской и алтайской яшмы, порфира, орлеца, украшены россыпью сибирских самоцветов и топазов. В стенах собора никогда не крестили, не отпевали и не венчали. До 1930 г. лишь ежедневно читали проповеди и служили панихиды.
В 1968 г. собор был взят под охрану Государственной инспекцией по охране памятников при Главном архитектурно-планировочном управлении, а 20 июля 1970 г. было принято решение об организации филиала музея «Исаакиевский собор» в здании бывшего храма Спаса на Крови. В 1970-е годы прошлого века началась и реставрация собора. Разумеется, что самым трудоёмким был процесс восстановления мозаики – она была с трещинами, царапинами, потеряла яркость красок, частично утратила смальтовое покрытие. В воссоздании утраченных фрагментов помогли эскизы, картоны и эталоны, образцы материалов, выполненные для каждой мозаичной композиции. Все эти годы, не привлекая к себе внимания, они хранились в нескольких метрах от собора – в ризнице, построенной по проекту одного из авторов проекта собора архитектора Альфреда Парланда в 1907 году. В итоге, в 1997 г. Собор Воскресения Христова на Крови был открыт для посещения.
Мозаичная экспозиция Спаса на Крови является одной из крупнейших коллекций в Европе.