Der Altarraum ist vom Gemeinderaum durch eine Ikonostase (Bilderwand) getrennt. Diese ist mit Gemälden und Ikonen aus dem Besitz der Königin geschmückt. Katharina blieb Angehörige der russisch-orthodoxen Kirche, eine unabdingbare Voraussetzung bei der Heirat mit dem lutherischen Kronprinzen. Bis heute ist die Grabkapelle eine russisch-orthodoxe Kirche, in der am Pfingstmontag Gottesdienste gefeiert werden.
Durch das Glasdach in der Mitte der Kuppel fällt Licht in den Innenraum und in die darunterliegende Gruft, die durch ein gusseisernes Gitter in der Mitte ihrer Deckenwölbung abgedeckt ist. Hierher wurde 1824 der aus Carara-Marmor in Italien gefertigte Sarkophag der Königin aus der Stiftskirche überführt. In diesem Doppelsarkophag ist auch König Wilhelm vierzig Jahre später beigesetzt worden. Außer ihm ist noch seit 1887 die gemeinsame Tochter Marie dort beigesetzt. Ihre Schwester Sophie ist als Königin der Niederlande in Delft bestattet.
Seit 1907 ist die Kapelle der Öffentlichkeit zugänglich, seit diesem Zeitpunkt heißt der Hügel nach Verfügung König Wilhelms II. "Württemberg". Wilhelm I. hatte das Begräbnisrecht für weitere Mitglieder des Königshauses verweigert, deshalb wird sie weiterhin einzig das Zeugnis der Liebe zwischen Katharina und Wilhelm von Württemberg bleiben: "Die Liebe höret nimmer auf", ließ der König über den Eingang schreiben.