На строительстве, несмотря на ручной труд, широко применялись и технические новшества: приспособления для поворачивания колонн, состоявшие из двух чугунных кругов, в борозду нижнего из которых вставлялись шары (прообраз современных шарикоподшипников). Эт0 давало возможность поворачивать колонну в любую сторону. Впервые в России проложенный на строительной площадке рельсовый путь использовался для перевозки гранитных монолитов.
Сложным было сооружение купола, который интересен и по способу технического решения, и по тщательности исполнения. Стремясь сделать его при достаточной прочности как можно легче, Монферран предложил вместо кирпичных оболочек металлические - из чугуна и железа. Технические расчеты купола выполнил помощник Монферрана инженер П. К. Ломяовский. Для изготовления купола использовали огромное количество металла: 490 тонн железа, 990 тонн чугуна, 49 тонн меди и 30 тонн бронзы. Все металлические части отливались на заводе Берда.
Это был уже не первый случай применения металлических конструкций такого рода в России. В 1725 году при возведении башни Невьянского завода на Урале были использованы металлические перекрытия. В Европе первым куполом, выполненным с применением металлических конструкций и оболочек, считается купол Майнцского собора, построенного в 1828 году. Купол Исаакиевского собора по времени возведения был третьим в мире.
Конструкции купола состоят из трех взаимосвязанных сводов - своеобразных самостоятельных частей, образованных чугунными ребрами: нижней - сферической, средней - конической я наружной - параболической. Диаметр наружного купола - 25,8 метра, сферического - 22,15 метра. Пространство между фермами заложено пустотелыми гончарными горшками конической формы (гончарами). Их понадобилось около 100 тысяч штук.
Известно, что горшки, служившие для создания теплоизолирующего слоя сводов, применялись еще в старых римских постройках. Они широко употреблялись и в русском храмовом зодчестве. Однако для Петербурга применение гончаров явилось новшеством.
Горшки укладывали на известковом растворе по мере заполнения отдельных секций так, чтобы верхние горшки не давили на нижние. По высоте между фермами делались кирпичные перемычки. Применение пустотелых гончаров обеспечило легкость купола, создало дополнительную акустику и хороший термоизолирующий пояс.
Подъем колонн барабана. Литография с рисунка О. Монферрана.
Нижний сферический купол обшили досками, обили просмоленным войлоком и оштукатурили. Впоследствии эта поверхность была загрунтована и украшена росписью. Конический купол внутри покрыт медными листами, окрашенными в голубоватый тон, с большими бронзовыми лучами и звездами, создавшими эффектную картину звездного неба. Наружная часть купола покрыта плотно пригнанными друг к другу медными позолоченными листами.
Работы по золочению купола, колоколен и крестов выполнялись с 1835 по 1843 год. Золочение производилось огневым способом: листы меди покрывали соединением золота и ртути, а затем ртуть выпаривали, медленно прогревая листы над жаровнями. Позолота была трехкратной, причем на каждом листе ставилось клеймо тех мастеров, которые следили за тщательностью позолоты. Среди русских церквей и соборов золоченые купола встречаются довольно часто, но купол Исаакия с его грандиозными размерами является единственным в своем роде не только в России, но и в Европе.
В течение 1845 - 1847 годов для звонниц собора изготовили одиннадцать колоколов. Они отливались из старых, вышедших из обращения медных монет, в которых содержалось значительное количество золота и серебра. Главное достоинство колокола - четкость и чистота звука - зависит от пропорций входящих в сплав металлов. Два колокола одинаковой формы, отлитые из разных сплавов, могут иметь различную силу звука: если олова меньше, он будет обладать глуховатым звуком, а если больше, то звук получится яркий, чистый и приятный. Избыток олова делает колокол хрупким. На окраску звука влияют величина, форма и толщина стенок. Тщательное соблюдение всех этих условий зависит от искусства и опыта мастера.
Сложная работа по созданию колоколов собора была выполнена валдайским колокольным мастером И. М. Стуколкиным. Вначале отлили семь колоколов. Самый большой из них перекатили на катках к реке и погрузили в воду. Монферран, внимательно следивший за всеми этапами работ, тут же испробовал его звон и нашел его сильным и звучным.
Архитектор придавал большое значение колоколам, видя в них не только один из атрибутов культового здания, но и своеобразное произведение искусства. По его настоянию, кроме отлитых скульптурных изображений колокола украсили художественной чеканкой и медальонами.