L’ensemble du programme iconographique a été imaginé par Hippolyte Flandrin sur les conseils du père jésuite Charles Cahier, un érudit spécialiste d’art médiéval. Le décor n’a pas d’équivalent contemporain et reprend des principes qui s’inspirent du Moyen Âge, en particulier des vitraux des cathédrales.

De part et d’autre du sanctuaire, Hippolyte Flandrin a réalisé deux grandes compositions, conçues comme des tableaux :
•    côté nord, L’Entrée du Christ à Jérusalem,
•    et côté sud, La Montée au Calvaire.
En partie supérieure, il place des figures féminines isolées, qui représentent les Vertus théologales, qui doivent guider les hommes dans leur rapport au monde et à Dieu (la Foi, l’Espérance, la Charité, auxquelles s’ajoute la Patience), et les Vertus cardinales, qui jouent un rôle dans l’action humaine, notamment dans la doctrine morale chrétienne (la Tempérance, la Force, la Prudence, la Justice). Au-dessus encore apparaissent des personnages liés à l’histoire de Saint-Germain-des-Prés : Doctrovée, premier abbé ; saint Germain, évêque de Paris ; le roi Childebert Ier et son épouse la reine Ultrogothe, qui sont les fondateurs de l’abbaye ; le roi Robert II le Pieux et l’abbé Morard, à l’origine de la reconstruction de l’abbaye après sa destruction par les Normands ; le pape Alexandre III ; saint Vincent, premier saint patron de l’abbaye ; saint Benoît, dont elle appliquait la règle.