Брюллову достались наиболее ответственные части росписи: купол, фигуры четырех евангелистов в парусах, двенадцати апостолов в барабане. Кроме того, он должен был написать несколько больших композиций на аттике: «Целование Иуды», «Несение креста», «Христос перед Пилатом» и «Бичевание Христа». Когда Брюллов не согласился внести в эскизы купола исправления, навязанные Монферраном, тот было добился отмены заказа Брюллову. Директор певческой капеллы А. Ф. Львов и Виельгорский начали хлопотать за Брюллова и через великих княжен Елену Павловну и Марию Николаевну добились, чтобы заказ был возвращен Брюллову. Все эти обстоятельства нервировали художника. На обороте письма от министра двора князя Волконского Брюллов как-то написал несколько раз подряд судорожной рукой: «Интриги Монферрана». Горячий спор завязался между архитектором и художником и по поводу того, на какой технике следует остановиться. Брюллов был за традиционную для русского монументального искусства фреску. Монферран утверждал, что фреска будет недолговечна в сыром петербургском климате, настаивал на технике масляной живописи и таки настоял на своем. Масляная живопись, конечно же, продержалась недолго. В результате в начале нашего века на основе брюлловских картонов, эскизов и чудом уцелевших фрагментов прежние росписи были заменены мозаикой. Как мы увидим дальше, роспись купола будет кончать по эскизу Брюллова Басин. Брюллову вообще не везло с его монументальными замыслами. А он, хоть и не имел практики в области монументально-декоративной живописи, всей душой стремился к ней, мечтал о счастливой возможности осуществить свои замыслы не в ограниченных рамках холста, а в широком пространстве стены, целого интерьера, даже анфилады зал. Несколько раз такая возможность, казалось, вот-вот представится.

В декабре 1837 года от пустой случайности загорелся Зимний дворец. Трое суток длился пожар, внутренние помещения дворца выгорели почти полностью. Иностранные газеты писали тогда, что на восстановление понадобится не менее четверти века. Однако уже через пятнадцать месяцев интерьеры были восстановлены. Правда, цена такой стремительности была дорогой — тысячи крепостных строителей, согнанных со всех концов империи, гибли бессчетно от недоедания и недосыпания. В числе трех главных архитекторов, назначенных руководить восстановительными работами, был и Александр Брюллов. Вот тогда-то у Карла и возникла идея предложить свои услуги по росписи восстановленных интерьеров. Жуковский, зараженный его грандиозной мыслью украсить стены дворца фресками на темы из русской истории, пытался уговорить царя, соблазняя его тем, что Зимний можно будет по убранству «уподобить Ватикану». Все было напрасно. Интерьеры были решены с невероятной пышностью и столь милой сердцу царя пестротою стилистических приемов: одни покои — «в готическом стиле», другие «в мавританском», третьи «в помпейском». Сорвалась, по воле царя, и другая возможность. В 1839 году была закончена строительством Пулковская обсерватория, тоже по проекту брата Александра. Видимо, он и предложил Карлу роспись купола. Еще не имея официального заказа, Брюллов горячо берется за дело. Изучает серьезнейшим образом астрономию, ходит на лекции Куторги в университет, делает множество эскизов. Однако и на эту работу не было дано высочайшего разрешения.

С тем большим воодушевлением начинает Брюллов работу над эскизами для Исаакиевского собора. Композитор Серов писал в письме к Стасову, что некоторые картины Брюллов переделывал до сорока раз. Приходилось вносить изменения и не по собственному разумению, а по указанию самых различных инстанций. Кто только не вмешивался в работу художников! Религиозная живопись находилась под бдительным оком и церкви, и цензуры, и царя. В постановлении от 6 сентября 1846 года в журнале академического Совета записано: «Определено: г-ну профессору Брюллову и академикам Риссу, Майкову и Плюшару, чтобы они картоны свои исправили по замечаниям св. Синода». Против указаний синода не возразишь — приходилось переделывать готовые работы. Затем являлся царь со свитою. Как рассказывает писательница Е. Ган, царю однажды привиделись в одном из образов Брюллова черты генерала Клейнмихеля. Он пришел в бешенство и даже хотел засадить художника на гауптвахту. Конечно, работать в таких условиях было чрезвычайно тяжело.

Судить сегодня о том, насколько успешно справился Брюллов со стоявшей перед ним задачей, непросто — слишком немногое из писанного его собственной рукой сохранилось на стенах собора. Нельзя не согласиться с Теофилем Готье, который, внимательно изучив все росписи собора, писал об одной из купольных композиций, «Торжество Пресвятой девы»: «Эта картина, так же как и все картины в куполе, была поручена г. Брюллову, известному в Париже своей картиной Последний день Помпеи, фигурировавшей на одной из выставок. Брюллов заслуживал такой выбор; но болезненное состояние, окончившееся преждевременной смертью, не позволило ему исполнить лично эти важные работы. Он мог сделать только картоны, и как ни благоговейно следовали его мысли и указаниям, приходится пожалеть, что этим картинам… не доставало глаза, руки, гения самого их творца; он, без сомнения, сумел бы придать им все то, чего им теперь не достает: отделку, колорит, огонь, все то, что является в исполнении работы… и чего не может вложить в нее равный талант, исполняющий мысль другого». И все же сохранившиеся фрагменты, а более всего картоны, эскизы и этюды дают довольно полное представление о том, в каком направлении шли поиски Брюллова.

Сумрачный интерьер собора не слишком приспособлен для монументального искусства: и при едва сочившемся дневном свете, и при множестве свечей росписи, особенно в куполе, плохо видны. Своеобразной тюрьмой для творений многих мастеров, в том числе и Брюллова, стал в те времена собор. А как раз в композиции купола ярче всего и проявился талант Брюллова-монументалиста. Живопись плафона больше других отвечает главнейшей задаче монументального искусства — цепью мастерских приемов она органически связана с архитектурными формами интерьера. Связь архитектуры с живописью осуществлена с помощью балюстрады. Выполненная почти иллюзорно, балюстрада становится своеобразным продолжением архитектуры и вместе с тем является связующим звеном между реальными формами интерьера и многофигурной композицией самого плафона, изображающего богоматерь в окружении сонма святых, покровителей членов императорской фамилии. Самый центр плафона Брюллов оставляет пустым — благодаря этому приему создается впечатление бесконечной небесной выси, к которой устремляются возносящиеся фигуры святых и парящих вокруг ангелов. Остальные эскизы — для барабана, для аттика — все-таки остаются эскизами именно картин, станковых картин, только что разве огромным размером соотнесенных с архитектурою интерьера. Без сомнения, все брюлловские эскизы значительно интереснее, богаче, гармоничнее работ Маркова, Басина или тем более Неффа. Яркий талант автора, увлеченность работой не могли не сказаться и здесь. Сцены из священной истории он сумел наполнить живым жаром человеческих страстей. И вот что еще заслуживает особого внимания. Для некоторых фигур в своих композициях он широко пользуется живой натурой. Ангела пишет со своего ученика Липина. Прообразы апостолов ищет в чертах простолюдинов. Некоторые этюды к апостолам поразительны — с них смотрят умудренные жизнью, могучие своей внутренней силой русские мужики! Такое впечатление, что Брюллов, постигнув причину неудачи с «Осадой Пскова» — отсутствие натурных этюдов, малое знание национального русского характера — теперь, в росписях собора, стремится наверстать упущенное, насытить сцены из священной истории живыми человеческими характерами… Вероятно, этот путь и мог бы привести художника к большой удаче, к открытию новых путей в религиозной и монументальной живописи. Но это было бы возможно лишь в том случае, если бы он продолжил и углубил эти свои поиски, намеченные в эскизах, в работе непосредственно на стене собора. К великому сожалению, художники, осуществлявшие росписи по его эскизам, не сумели сохранить драгоценные крупицы жизненной правды, добытые Брюлловым. Изобразительные приемы, художественная традиция, опираясь на которую Брюллов строит свои монументальные композиции, не выходит из рамок классицизма. Ему, как, впрочем, всем его современникам, еще не пришло в голову оглянуться в далекое прошлое, обратиться к опыту древнерусской живописи. Один только гениальный провидец Александр Иванов, называвший себя художником, «старающимся узнать корень иконной живописи русской», первый из русских живописцев заинтересовался творчеством древнерусских мастеров. В одном из писем он просит Языкова найти всевозможные русские иконы, изображающие «Воскресение Христово», чтобы брат Сергей прислал ему в Италию копии с них, «дабы иметь понятие, как нам греки передали сей образ, когда сочинения церковные выходили из самой церкви, без претензий на академизм, который нас теперь совсем запрудил».