В 1829 году во время сильной бури накренилась фигура ангела с крестом. Для ремонта нужно было возвести дорогостоящие леса. Но в 1830 году нашелся смельчак — кровельщик Петр Телушкин. Проявив находчивость и бесстрашие, он сумел без всяких лесов с помощью веревок подняться на шпиль. У основания креста он закрепил веревочную лестницу и в течение шести недель ежедневно поднимался на шпиль для ремонта фигуры ангела и креста.
В 1857―1858 годах деревянные конструкции шпиля были заменены металлическими по проекту видного ученого и инженера Д. И. Журавского. Металлические конструкции были изготовлены на Урале на Воткинском заводе, по частям их перевезли в Петербург, частично смонтировали на площади перед собором, а затем подняли на колокольню.
Петропавловский собор построен в стиле раннего барокко. Строгость и простота в планировке, наружной отделке здания — наиболее характерные черты этого стиля.
Собор представляет собой вытянутое прямоугольное здание, его стены оформлены пилястрами и головками херувимов на наличниках окон. Самая интересная часть собора — колокольня. Ярус за ярусом она поднимается ввысь. Ярусы соединены завитками — волютами, которые создают плавный переход от основного здания собора к высокой башне. Шпиль собора вознесся над городом как символ утверждения России на берегах Невы, как символ выхода ее к просторам Балтики.
Собор — самое высокое здание Ленинграда (если не считать вышку телевизионного центра). Его высота — 122,5 метра; высота шпиля собора — около 40 метров; диаметр яблока над шпилем — 1,6 метра; высота фигуры ангела — 3,2 метра, размах его крыльев — 3,8 метра.
План собора не похож на традиционные планы русских церквей: это прямоугольное сооружение «зального» типа. Внутреннее пространство собора разделено на три нефа мощными пилонами.
Интерьер собора праздничный и нарядный: помещение просторное и светлое (длина 61 метр, высота около 16 метров), огромные окна заливают его светом.
Стены окрашены в светлые тона, пилоны и пилястры расписаны под розовый и зеленый мрамор, своды покрыты красочной росписью, много позолоты. Петропавловский собор напоминает скорее дворцовый светский зал, чем культовое помещение.
Собор освещается пятью люстрами, сделанными из хрусталя, позолоченной бронзы и цветного стекла в конце XVIII века.
На стенах под окнами расположены 18 картин на евангельские сюжеты. Их писали лучшие художники XVIII века — Матвеев, Игнатьев, Гзелль, Бельский. Художники, переосмысливая религиозные сюжеты, вносили в свои произведения черты реальной жизни. Образы святых не неподвижны и сухи, — художники старались передать в них черты и чувства, свойственные человеку. Картины написаны маслом на холстах (иконы обычно писали на досках).
В алтарной части (у восточной стены собора) находится иконостас, поражающий своим великолепием и мастерством исполнения. Он является уникальным памятником резьбы по дереву. Выполнен по рисунку архитектора Ивана Зарудного. Более 40 искусных резчиков, столяров, позолотчиков работали над его созданием с 1722 по 1727 год. Искусные руки мастеров превратили дерево в мягкие ткани одежды, драпировки, кисти, капители, витые колонны, гирлянды цветов.
Иконостас выполнен как триумфальная арка, как памятник победы России в Северной войне. Он относится к замечательным произведениям русского прикладного искусства. По оригинальности композиции, богатству отделки, высокому мастерству исполнения он не уступает наиболее известным мировым памятникам резьбы по дереву.
В иконостасе 43 иконы, написанные в основном в XVIII веке московскими иконописцами под руководством А. Меркурьева.
Их принимала специальная комиссия художников и архитекторов, в которую входили А. М. Матвеев, И. К. Коробов, Д. Трезини и другие. Комиссия дала высокую оценку исполнению икон.
На большой иконе справа от царских врат (если стоять лицом к иконостасу) изображен бог-вседержитель в царской одежде, со скипетром и державой в руках — атрибутами царской власти. Заставляя верующих молиться богу в образе царя, церковь внушала им мысль о божественном происхождении царской власти.
Кафедра — место, откуда священники читали проповеди, — расположена перед иконостасом, слева у колонны. Она украшена картинами на сюжеты из «священной» истории. Скульптуры святых на кафедре вырезаны из дерева неизвестными мастерами. Они изображают апостолов Петра и Павла и четырех евангелистов.
С кафедры собора прославлялись царский дом Романовых, церковь. Ежегодно в соборе предавали анафеме тех, кто выступал против духовной и светской власти.