По составу изобразительных мотивов большинство мозаик исследователи относят к иконоборческому периоду (между 726 и 785 гг.), когда святой крест стал главным иконографическим мотивом и заменил во многих храмах прежние изображения Христа, Богородицы и святых. К тому же эта мозаика могла пострадать в 740 г., и её могли заменить новой. Та же иконографическая программа с цитатой из Пс. 65:5–6 первоначально украшала конху апсиды собора Святой Софии в Фессалонике (780 гг.). Надпись из Пс. 65:5–6 исследователи встречают также в храме святых Сергия и Вакха в Константинополе (середина VI в.), т.е. первоначальные тексты надписей, как полагают исследователи, появились в эпоху Юстиниана I Великого. Из литургического убранства алтаря сохранился только шестиуровневый синтрон со ступенями в 55–60 см (кроме верхней, равной 45 см). Исследование кладки позволило исследователям определить, что ни одна из них не относится к начальному этапу строительства. Подобно нижним частям стен центрального нефа, основание синтрона сложено из квадратных каменных блоков, хотя и меньших размеров. Сверху сиденья были выложены из кирпича. Под синтроном находится полукруглый коридор, который освещался через несколько отверстий, расположенных на четвёртой ступени. Арочные своды этого коридора выложены кирпичом, а входы оформлены скромными профилированными порталами, типичными для времени Юстиниана I Великого. Аналогичные коридоры, огибающие синтрон с внешней стороны или расположенные внутри его, исследователи часто встречают в малоазийской архитектуре (храм Иоанна Богослова в Эфесе, 565 г.; базилики на острове Гемилер (греческий Левиссос; близ Фетхие) VI в.?). Это – характерная черта константинопольского круга памятников, хотя её происхождение, скорее всего, как полагают исследователи, нужно искать в строительной традиции римских театров. Алтарная преграда не сохранилась, и теперь исследователям невозможно определить её точную конфигурацию. Исследователи предполагают, что она была традиционной П-образной формы, а киворий над престолом стоял по оси синтрона. Амвон упоминается во времена патриарха Фотия (858–867, 877–886 гг.), но сведений о его местоположении нет. Пол был заново облицован каменными плитами в турецкие времена, следов прежней вымостки не осталось. Атриум храма святой Ирины в настоящее время имеет двойной обход: внутренний портик турецкого времени и византийский внешний сводчатый обход. Старейшие византийские части относятся к периоду после 564 г., когда предшествующий атриум был уничтожен пожаром, о чём упоминается в сочинении Феофана (о его облике нет никаких сведений). Аккуратные кирпичные слои со случайными вкраплениями зелёного камня, обнаруженные во внутреннем портике и схожие с кладкой атриума собора Святой Софии, позволили П. Гроссману реконструировать аркады, выстроенные после 564 г. Он же обнаружил в южном портике остатки византийской аркады, состоявшей из двухколонных ячеек, над которыми располагались тройные малые арочки: атриум был двухэтажным. В 740 г. в атриуме была проведена реконструкция, в результате которой его облик сильно изменился. Опоры были укреплены и расширены, колонны удалены, а тройные арки превращены в однопролётные, о чём исследователи судят по остаткам южного портика. Техника кладки сменилась чередующимися друг с другом двумя слоями кирпича и одним слоем колотого красного камня.