Алтарь собора трехчастный, с развитым пространством вимы, где располагался престол. Апсиды поднимаются на всю высоту основного объема. Их форма — подковообразная в плане, с характерными уступами ("заплечиками") при переходе к виме. По общепринятому в начале XII века канону, эти уступы сокращали ширину апсид по сравнению с шириной нефов. Археологические зондажи 1988-1989 годов в диаконнике (южном алтарном выступе) показали, что его восточную часть еще в домонгольское время при устройстве нового пола отгородили каменной стенкой, а пол в этой части был ниже пола основного объема примерно на 40 см.
Просторные хоры занимают западную часть собора над нартексом и два примыкающих боковых членения основного четырех-столпного пространства При архитектурной реставрации в полу хор было обнаружено множество вплотную поставленных друг к другу перевернутых глиняных горшков, которые должны были облегчить нагрузку на свод, поддерживавший хоры. По своему типу и назначению они аналогичны горшкам, обнаруженным при исследовании полатей Софийского собора. Свод центральной (западной) части хор позднее был разрушен и заменен деревянным настилом.
Первоначально в эту часть храма попадали через дверной проем, обнаруженный во втором ярусе западного прясла южной стены, который соединял княжеские полати с переходом во дворец. Отсутствие внутреннего сообщения между нижним и верхним этажами храма говорит об их намеренной изолированности. Спустя несколько десятилетий после постройки собора, когда он утратил значение придворной княжеской церкви, в южном членении нартекса была устроена винтовая лестница, которая вела на хоры. С появлением каменного поэтажного перекрытия в конце XVII века эта лестница была, судя по всему, разобрана.
Архитектура Николо-Дворищенского собора в основном соответствует киевской традиции начала XII века. План, три поднимающиеся на всю высоту основного объема апсиды, стены, завершенные идущими на одной высоте закомарами, расположение окон поясами, обходящими храм в двух уровнях - под хорами и над хорами, сочетание поясов окон и поясов двууступчатых ниш аналогичны южному прототипу. И в то же время целое явно и значительно от него отлично.
Уже пятиглавие выглядит необычным, ибо оно в это время в южных областях не применяется. Если вспомнить местоположение собора — против Софии, его назначение — служить княжеским собором вместо утраченной князем Софии, то смысл пятиглавия, конкурирующего с софийским, как бы возобновляющим принадлежность пятиглавого собора князю (хотя и другого), становится очевидным, и его нужно считать требованием заказа Мстислава. Форма глав - полусферическая, причем, основанием полусферы служит аркатурный пояс. На центральной главе сохранились следы свинцового покрытия и красноватой раскраски кладки.
Более всего отличает собор от канонического типа изменение пропорций. Если в южных памятниках высота стен храмов превышает ширину главного нефа в 2—2,5 раза, то здесь — в 3,5 раза. Общая высота собора лишь на 1,5 м меньше высоты Софии Киевской, а ведь ее плановые размеры в 1,5 раза больше.
В поисках объяснения резкой увеличенности вертикальных размеров одно совпадение производит впечатление не случайного. Высоты расположения хор в Никольском соборе и Софии Новгородской точно совпадают — 10,8 м. Приняв во внимание назначение хор — служить местом пребывания князя и его приближенных во время службы, — можно думать, что высота хор, равная соответствующему размеру Софийского собора, была также требованием заказа. София и для князя, и для зодчих являлась образцом, причем некоторые соотношения и элементы были повторены "буквально", "процитированы".
В композиции храма легко заметить и иные параллели с Софией. В последней апсиды не отделялись от идущих впереди нефов заплечиками, ни выступающими, ни западающими, поэтому ширина апсид и нефов равна. В Никольском соборе, по общепринятому в начале XII в. канону, делаются выступающие заплечики, сокращающие ширину апсид. Но к востоку зодчие сводят заплечики на нет и восстанавливают соотношения Софии, из-за чего апсиды получают подковообразные очертания.
Северный и южный фасады в центральных пряслах прорезаны парами окон в двух уровнях. Этому не найти примера в памятниках южных земель, но принципиально так же были расположены окна основного объема Софии. Четное число проемов лишает прясла выявленной средней оси и содействует мерности торизонтального, опоясывающего храм движения рядов окон, ниш, самих прясел. Фасады трактованы как боковые.
Западный фасад Софии имел в среднем прясле одно широкое окно — и, следуя примеру, зодчие Николо-Дворищенского собора центрируют западный фасад, помещая в его среднем прясле группы из трех окон и трех ниш.
В южнорусских постройках своды рукавов креста опираются на переброшенные от столбов к стенам малые арки поступенно, то есть зодчие зрительно отчетливо выводят эти арки и ставят на них основания полуциркульных сводов. В Никольском соборе эти соотношения сбиты, смазаны, арки как бы врезаются в своды, из-за чего хоры, поднятые выше середины храма, кажутся несколько вторгающимися в своды, несколько нарушающими согласие и уравновешенность ритмики криволинейных очертаний общей композиции. Примерно подобные соотношения можно обнаружить в Софии Новгородской как в основном объеме, так и в галереях.
Пространство в целом выглядит слишком высоким и несколько затесненным столбами и лопатками (при меньшей ширине нефов толщина стен и столбов приравнена опять-таки к размерам Софии). Сильная расчлененность довольно массивных форм сочетается с большой высотой здания и особой ролью хор. Храм кажется пронизанным энергией, активность композиции усиливается ярким светом многочисленных окон (24 в стенах и 24 в барабанах глав). Начало церемониальное и княжеское выявлено недвусмысленно, начало созерцательное несколько оттеснено.
В Никольском соборе, таким образом, легко выделить черты южной традиции и элементы, обязанные своим появлением стремлению повторить Софию Новгородскую. Слияние двух начал настолько объясняет почти все в общей структуре здания и в ее отдельных частях, что сложно ответить на самый существенный вопрос — проявилась ли здесь самостоятельная художественная воля, стремление создать определенную эмоциональную атмосферу (отличную от традиционной, возникающей само собой) ? Кажется, что в интерьере храма подобной оригинальности немного, он поражает однообразной мерностью, нейтральностью кратных членений. Толщина стены служит своеобразным модулем, четыре таких модуля определяют ширину главных, два — боковых нефов.
Западная и восточная части здания оказались равновеликими (от центра подкупольного квадрата до западной стены и до стены средней апсиды). Протяженные своды западного и восточного рукавов, взаимно дополняя друг друга, приводят к некоторой продольной ориентации пространства. Однако ее формирование обезличено невыбранностью, равнонаправленностью движения в обе стороны. Центричность движения сводов пока еще полностью определяет соотношения пространственных зон.
Удачнее собор выглядит снаружи, где высокий объем из-за размещения пятиглавия над его центром приобретает особую слитность. Цельность композиции поддерживается равными по ширине закомарами, ритмической перекличкой арочных завершений закомар, проемов, ниш, барабанов. Фасады выглядят индивидуализированными: западный — главный, северный и южный — боковые, восточный — замыкающий. Создается впечатление, что наружному облику здания и его градостроительной роли зодчие уделили большее внимание, чем организации внутреннего пространства.
Технические особенности
Здание сохранилось до наших дней почти целиком, хотя в несколько искаженном виде и с поздними пристройками. Исследование памятника и раскопки около него проводились в 30-х гг. XX в.; раскопки в соборе — в 1969г. (М. К. Картер).
Общая длина храма 23.65 м, ширина 15.35 м, толщина стен 1.2 м, азимут 82°. Длина подкупольного пространства 5.2—5.4 м, ширине 4.9—5.15 м, высота от древнего пола до купола центрального барабана - 29.7 м. Форма апсид в плане слегка подковообразная. Храм имеет 3 портала. Хоры в плане П-образные, занимают западное членение и 2 примыкающих боковых членения основного четырехстолпного пространства. Входили на хоры через дверь на втором ярусе в западном членении южной стены со бора. Дверь, очевидно, вела на переход во второй этаж деревянного дворца. Несколько позднее, но еще в пределах XII в., дверь была заложена, а в крайнем юго-западном членении здания пробит свод и сделана каменная винтовая лестница. Северо-западное угловое членение собора в первом ярусе занимает небольшая часовня с маленькой апсидой в толще восточной стены. Своды под хорами цилиндрические, с осями, направленными по линии С—Ю в среднем членении свод не сохранился. Своды, перекрываюпще собор, также цилиндрические, причем в угловых членениях они повернуты осями по ли нии 3—В.
Храм первоначально имел 5 глав, из которых сохранилась только центральная. Основания барабанов остальных четырех глав уцелели под современной крышей, что позволило точно восстановить их при реконструкции (судя по изображениям, угловые главы еще существовали в XVII в.) Центральный барабан восьмиоконный; завершается он аркатурным поясом с зубцами, без горизонтального каниза. Окна барабана были украшены бровками. Фасады здания прорезаны двумя ярусами окон, ниже которых проходят ряды декоративны' двухуступчатых ниш. Нижний ярус ниш закрыт сейчас землей, поскольку культурный слой вокруг собора достигает 2.5 м. Порталы имеют плоские деревянные перемычки, а над ними расположены разгрузочные арки. Завершение фасадов позакомарное. Архивольты закомар были украшепы поясами зубцов.