В конце ноября 2018 г. иконописцы Мастерской «Палехский Иконостас» перешли к росписям храма. Начали с притвора и уже к Рождеству Христову расписали 400 м2 храмовых стен. В феврале 2019 г. художники приступили к росписи основного храма.
Предварительно были проработаны эскизы. Активное участие в их создании принимали епископ Слуцкий и Солигорский Антоний и настоятель собора протоиерей Григорий Беляцкий. Была проделана сложная многоплановая работа: включены оригинальные сюжеты, детально продуманы композиционные и цветовые решения, учтена историческая эпоха.
В росписях наблюдается совмещение сразу нескольких стилей. Тон задаёт византийский стиль и присущие ему темный фон, оригинальные орнаменты. Одежды и лики написаны в палехском стиле. Также в росписях прослеживается белорусский колорит.
В трапезной части храма красный цвет символизирует руду, добычей которого славится Солигорск. Сюжеты посвящены 12 апостолам, Рождеству Иоанна Предтечи, Рождеству Богородицы, покровительнице шахтёров святой Великомученице Варваре. По благословению Владыки Антония были изображены Слуцкие пояса, являющиеся национальным достоянием Республики Беларусь.
В центральной части храма сюжеты каноничны, но в тоже время индивидуальны. Храм посвящен Рождеству Христову, поэтому в центре композиции - Рождество Христово. На Южной стене следующие сюжеты: вход Господень в Иерусалим, Тайная вечеря, Крест Господень. На северной стене – распятие Иисуса Христа и Воскресение Христово.
Левый неф посвящен основным вехам жития святой Софии Слуцкой: рождению, венчанию, паломничеству, прославлению и успению. Святая София написана в академическом стиле в тех костюмах, в которых она обычно изображалась на портретах. На западной стене левого нефа написан Собор Белорусских святых, которые держат в руках карту Белоруссии. Правый неф посвящен семи церковным таинствам. Отличительной особенностью работы стало то, что художники изобразили в сюжетах местночтимых белорусских святых. Далее следует ряд тезоименитых святых: с одной стороны – белорусские мужи, с другой – белорусские жёны.
