Храм преподобного Пимена Великого интересен как своей историей, так и архитектурой, великолепной росписью и мраморным иконостасoм.
Все три алтарных иконостаса составляют единое художественное целое.
Автором иконостаса, решенного в псевдовизантийском стиле, является академик архитектуры Ф. Шехтель.
С иконостасом итальянского белого мрамора гармонирует и мраморная резная решетка на солее.
В этом же стиле в XX веке были сделаны «под мрамор» большие деревянные киоты с иконами Божией Матери «Нечаянная Радость» и «Казанская», находящиеся с правой и левой стороны от главного иконостаса храма.
Резьба в иконостасе воспроизводит древнехристианские орнаменты и символику древних катакомб: пальмовые ветви и виноградные лозы с гроздьями, монограммы «Сущего» — Альфа и Омега.
Иконостас состоит из двух ярусов.
Между колоннами нижнего яруса в прямоугольных нишах, имеющих арочные завершения, помещены иконы местного чина, под арками первого яруса — второй ряд полукруглых икон праздничного чина.
Роспись храма выполнена в васнецовском стиле исполнена под влиянием росписей киевского собора.
Над главным иконостасом изображена икона Богородицы с Младенцем на руках, копия фрески В. М. Васнецова из росписи Владимирскому собора в Киеве.
Ниже изображены четырех великих пророка — Исайя, Иеремия, Даниил, Иезекииль.
В нижних частях стен, в простенках между окнами и на столбах помещены изображения святых.
Под сводами находятся росписи на сюжеты двунадесятых праздников.
С правой стороны от придела преп. Пимена Великого, изображено
Сошествие Святого Духа.
Далее Преображение Господне
(копия картины В.А. Котарбинского) и
Сретение Господне (по оригиналу В. М. Васнецова)
Напротив этого изображена сцена Крещения Господня (по картине М. В. Нестерова).
Между ними, на западной стене Воздвижение Креста Господня.
В притворе храма — росписи на тему притчей о милосердном самарянине и о Добром Пастыре.
В левом приделе Владимирской Иконы Божией Матери на западной стене изображен Вход Господень в Иерусалим (копия картины П. А. Сведомского).
Другие настенные изображения этого придела посвящены событиям из жизни Божией Матери
Благовещение
Рождество Богородицы
Введение во храм Богородицы
Рождество Христово (по картине М. В. Нестерова).
В центральном куполе храма изображен Христос в окружении Ангелов, Серафимов и Херувимов.
На настенных росписях изображены праведники и святые.
На горнем месте в центральном алтаре помещено изображено Воскресение Христово выполненное на стекле, подсвечиваемом с противоположной стороны.
во Владимирском Богородичном приделе Моление о чаше
в Пименовском приделе Явление Христа Марии Магдалине
Над Царскими вратами изображен Распятый Бог-Сын в окружении Ангелов
(по оригиналу В. М. Васнецова)
В центральной части сводов — изображение Святого Духа в виде голубя
под сводами — двенадцать агнцев, обращенных к Агнцу, находящемуся в центре композиции.
Орнаменты храма выполнены по образцам М.А. Врубеля.
Также архангелы на дьяконских вратах главного придела стилистически
принадлежат М.А. Врубелю
В этом же стиле изображена сцена Благовещения на Царских вратах главного алтаря