В 1842 году он получил заказ на росписи в Исаакиев-ском соборе, который давал ему возможность проявить себя на поприще монументально-декоративной живописи. Отдавая куполу все время и силы, Брюллов сделал множество подготовительных рисунков и в пылу вдохновения говорил своим ученикам: «Мне тесно, я бы теперь расписал небо!» Находясь под сильным влиянием росписей Микеланджело, он в глубине души надеялся создать значительное произведение, чтобы, по его словам, «воздвигнуть себе бессмертный памятник». Художник с жаром работал над росписью, проводя на высоких лесах под куполом целые дни.
Работа в сыром недостроенном соборе подорвала его здоровье. Неблагоприятные условия труда, мраморная пыль, резкая смена температуры при раскрытых окнах барабана вызвали ревматизм, который дал осложнение на сердце. Брюллов попросил освободить его от работы и по рекомендации врачей уехал на лечение в Италию, где в 1852 году и скончался. Художник успел написать почти все основные фигуры. Второстепенные детали и фоны исполнены П. В. Васиным, он же сделал картины, изображающие апостолов, евангелистов и «Страсти Христовы». Эти произведения Басин выполнил по картонам К. П. Брюллова.
Плафон главного купола изображает богоматерь в окружении святых. Особенности изобразительного языка монументальной живописи состоят главным образом в умении лаконично, недетализированно, свободными, широкими мазками передать изображение. Роспись купола свидетельствует о том, что Брюллов виртуозно владел этими приемами. И в целом, и при детальном рассмотрении роспись поражает легкостью и смелостью исполнения - качествами, присущими произведению большого мастера. Фигуры, окружающие богоматерь, изображены в сложных поворотах и ракурсах. Очертания намечены скупыми, продуманными и выразительными контурами. Радостное и солнечное впечатление производит колорит картины. Даже в пасмурный день роспись купола дает ощущение воздуха, глубины небесного пространства и легкости нарядных фигур. Мягкие, насыщенные тона изображения, их сочная декоративность прекрасно увязывают оформление купола с пышностью архитектурного и скульптурного оформления здания. Так силой своего таланта художник, оживив застывшие формы академизма, сделал роспись купола одним из лучших монументально-декоративных произведений.
Роспись сводов собора была поручена крупнейшему русскому художнику Ф. А. Бруии. Он был сыном итальянского живописца, переселившегося в Россию на рубеже XVIII века. В 11 лет Бруни проявил необыкновенные способности и был определен в Академию художеств, где его учителем стал В. К. Шебуев. После блестящего окончания Академии Бруни поехал в Италию и обосновался в Риме. Бруни - автор картин «Смерть Камиллы» и «Медный змий», получивших широкую известность, - был сильнейшим мастером-академистом. Его произведениям присущи обдуманность композиции, великолепный рисунок и умение в картинах на религиозные темы осветить большие гражданственные идеи.
В 1836 году Бруни был вызван в Петербург и получил заказ на работы для Исаакиевского собора. Вскоре художник снова уехал в Италию и там подготовил 25 картонов. Они были показаны на выставках в Риме и Петербурге и высоко оценены посетителями. С 1846 по 1853 год Бруни с учениками Венигом, Плешановым и Ксенофонтовым выполнил 12 картин на сводах и аттике собора.
Эти работы являются самыми значительными монументально-декоративными произведениями выдающегося мастера. Создавая их, художник учел недостаточную освещенность сводов. Крупные уплощенные фигуры, отчетливо проложенные контуры, продуманная динамика, резкие колористические пятна позволяют видеть подробности композиций даже в сумраке собора.
Лучшей работой Ф. А. Бруни в Исаакиевском соборе является «Всемирный потоп» - роспись в западной части Здания.
В библейской легенде о всемирном потопе говорится о том, что бог разгневался на людей за грехи и затопил землю. Все живое погибло, за исключением семейства праведника Ноя. Бруни не старается создать причудливые изображения гибели земли, людей, зверей, исчезающих в потоках бушующей воды, - картина его сурова и немногословна. Она изображает группу людей, пытающихся спастись от страшного бедствия на вершине скалы, окруженной взбунтовавшейся стихией. Создается впечатление, что это последние, еще не погибшие на земле люди, переживающие последние минуты. В этих трагических обстоятельствах они ведут себя различно. На утесе - фигура молодой женщины, ее волосы и края одежды развеваются, лицо сурово и мужественно; рядом - сгорбленный старец с ребенком на руках, поза его безучастна, а фигура выражает покорное ожидание судьбы; справа от старика - женщина, в ужасе закрывшая лицо руками. На некотором расстоянии, ближе к правому краю картины, - человек с воздетыми к небу руками, молящий о пощаде. У подножия скалы - молодой мужчина, держась правой рукой за скалу, левой отталкивает дряхлого старца, цепляющегося за него слабыми руками в надежде на помощь. Он находится по грудь в воде, которая в следующий момент захлестнет его. Такая участь уже постигла одного из людей - видна лишь его голова и рука. Человек тонет, но рука его все еще крепко сжимает кошелек. Так на примере поведения немногих персонажей художник показал природу человеческих достоинств, слабостей и пороков.