До сих пор росписи находились под слоями более поздней живописи. Специалисты выяснили, что таким образом в храме сохранились самые ранние для Ярославля фресковые росписи — фрески первой половины XVII века. В настоящее время проводятся работы по их восстановлению.
Как рассказали художники-реставраторы, это почти хирургическая операция — они спасают жизнь фрескам первой половины XVII века с помощью скальпеля. Чтобы сюжеты библейской истории предстали в первозданном виде, реставраторы по миллиметрам счищают более поздние слои. Спасать живопись приходится в буквальном смысле. Реставратор сначала вытаскивает обвалившиеся фрагменты штукатурки, укрепляет кладку, потом собирает утраченные фрагменты уже на стене. Где оригинальная живопись, а где роспись XIX века — специалисты определяют не только на глаз, но и на ощупь.
За три века живописное убранство храма менялось, как минимум три раза. По прошествии времени краски становились ярче, а библейские образы приобретали черты современников. По словам музейных работников, их мечта — сохранить наследие полностью.
Храм Николы Надеина — древнейшее сооружение ярославского купечества (1620-1622 гг.). В названии храма отразилось уважение к ее заказчику, купцу Надею Светешникову (изолированный Благовещенский придел, в который ведет отдельный вход с улицы — его домовая церковь, в храме располагалась и его фамильная усыпальница).