Образцом для оформления интерьеров храма Знамения на Тверской стали моленные и собор Преображенского богаделенного дома в Москве. Четверо членов Совета общины специально делегировались для их осмотра. В результате осмотра и в соответствии с пожеланиями членов общины и учредительницы В.И. Кокоревой было принято решение, что большинство икон в храме должны быть старинными, написанными не позднее второй половины XVII века, и только в необходимых случаях новыми, написанными в стиле древнего письма. Значительная часть икон была перенесена из старой моленной на Лиговской улице. С целью подбора и приобретения икон для храма были осмотрены хранилища торговцев древними иконами на Нижегородской ярмарке и в Москве, известных торговцев Большакова, Силина и других, а также собрания известных коллекционеров, в частности А.И. Егорова, наследников Е.С. Егорова, наследников И.М. Ивакина, о. Исаакия Носова. Часть икон, в частности зааналойный крест, была возвращена властями из тех, что были прежде конфискованы у старообрядцев. Приобретались также иконы старообрядческой поморской иконописной школы XVIII–XIX веков.
Изнутри храм был выполнен строго, в традициях поморцев: стены моленной, лишённые росписей и иных украшений, гладко оштукатурены и окрашены белой клеевой краской. Глаз отдыхал на этом широком, полном воздуха и света пространстве. Тем рельефнее выделялись три резных иконостаса из серого дуба в древнерусском стиле (работа мастерской Д.В. Дудакова по рисунку архитектора), устроенных на капитальных стенах и уставленных в пять ярусов иконами старинного письма. Общая площадь иконостасов и киотов — около 400 кв. аршин (196 кв. м). Общая вместимость — 427 икон. Почти все иконы местного ряда среднего иконостаса представляли собой весьма редкие экземпляры древнего новгородского и псковского письма. Среди прочих ярусов и на клиросах имелись образцы письма московского и корсунского. Между древними образами размещались (преимущественно в верхних ярусах) иконы с изображениями апостолов, пророков и праотцев, написанные уже в начале XX века, но с соблюдением непременного условия: чтобы стиль письма был сохранён древний и чтобы иконописцами были исключительно староверы. Новые иконы были написаны старообрядцами поморского согласия иконописцами братьями Сусловыми.
Кроме иконостасов, в тех же серых тонах из резного дуба были выполнены клиросы, киоты и пристенные скамьи. Хоругви и бронзовые, под старое серебро, паникадила изготовила московская фабрика Оловянишникова в духе древнерусских образцов по рисункам архитектора и художника С.И. Башкова. Согласно требованиям общины, освещение, производимое лишь с помощью восковых свечей, менялось среди служб, весьма продолжительных. Во избежание необходимости пользоваться зажигательными шнурами, лестницами и прочим паникадила были снабжены противовесами, помещавшимися в центральной главке, и могли опускаться и подниматься одним человеком без особых усилий.
В церковь вели два входа с двумя совершенно изолированными друг от друга вестибюлями для мужчин и женщин. Между вестибюлями располагался притвор для лиц, временно лишённых молитвенного общения с прочими членами согласия. От храма он отделялся стеклянной створчатой дверью, которая в случае надобности могла раскрываться во всю ширину арки, соединявшей притвор с церковью. Для лиц же, принадлежавших к другим конфессиям, были устроены хоры, как бы в виде отдельного теремка. Помещаясь в самом храме, они совершенно были от него изолированы особым потолком и стеклянными створами в лицевой стенке.
Пол храма был паркетный, оконные переплёты — металлические, двери — из дуба с грубым кованым прибором из железа. Одна из таких дверей (с северной внутренней стороны храма) была обита красной медью древнего рисунка с врезанными в неё образами в серебряных ризах.
Звонница помещалась над галереей, соединявшей храм с пристройкой, на высокой стенке, параллельной улице. Она была увенчана тремя арками на шести колонках, в прорезях между которыми и помещались колокола. С северной стороны храма была пристроена отдельная часовня для отпевания покойников, а в прилегающих флигелях располагались училище, детский приют, богадельня, кухня, общая трапезная, свечная мастерская и квартиры семейных клирошан. В 2004 году храм Знамения на Тверской, превращённый в советское время в автопредприятие, был возвращён поморской общине и восстановлен к своему 100-летнему юбилею. Сейчас в стенах этого храма, который по праву считается одним из красивейших в Северной столице, каждый день проводятся богослужения.