Уникальность Сампсониевского собора заключается в смешении архитектурных форм допетровской эпохи и элементов европейской архитектуры. Общий стиль храма – "анненское барокко", вместе с тем завершение колокольни восьмигранным шатром с окнами-"слухами" можно отнести к зодчеству Москвы, Ярославля и Соликамска XVII века.
Особую ценность представляет главная достопримечательность храма – резной золоченый иконостас, выполненный в лучших традициях русской деревянной пластики и резьбы первой половины XVIII века. Сохранилось редчайшее собрание иконописи первой половины восемнадцатого столетия, в том числе подписные образа И. Квашнина и А. Поспелова.
Особо отмечено было историческое значение Сампсониевского собора в 1909 году, когда Российская империя отмечала 200-летие Полтавской победы. Торжества завершились открытием напротив колокольни памятника Петру Великому работы М. Антокольского. Тогда же на южном и северном фасадах колокольни были установлены мемориальные чугунные доски с текстами обращения Петра Алексеевича к воинам – участникам Полтавской баталии.
Таким образом, и площадь перед собором, и территория храма были включены в единую историко-культурную зону вокруг старейшего духовного центра Санкт-Петербурга.
В 1999 году, после реставрационных работ, в день 290-летия Полтавской победы, в Сампсониевском соборе был открыт государственный музей-памятник.
Учитывая многочисленные пожелания верующих и обращение настоятеля Сампсониевского собора Иоанна Малинина, в настоящее время в храме проводятся праздничные богослужения, а также службы по субботним и воскресным дням.
