Сызранская Феодоровская икона Божией Матери
Икона явилась в 1713 году на источнике близ села Кашпир местным жителям, которые крестным ходом с сонмом духовенства торжественно отнесли ее в Свято-Вознесенский мужской монастырь. В монастыре она и пребывала до октябрьского переворота 1917 года. Во время шествия, по многочисленным свидетельствам очевидцев, чудотворная сила иконы подтвердилась множеством совершённых исцелений. До революции существовала традиция в день памяти обретения Феодоровской иконы 21 июня совершать крестный ход из Кашпира в Сызрань (~20 км). Во годину богоборческих гонений икона была сокрыта и спасена благочестивыми прихожанами, а в 1943 году, когда вновь открылся собор, заняла своё достойное место, где и пребывает по сей день.
Чтимая Казанская икона Божией Матери
Эта старинная икона украшена также окладом ручной работы в 1960-х годах. Если Феодоровская икона Богородицы является, можно сказать, главной святыней Сызранской земли, то Казанскую икону, бесспорно, можно считать титулярной и кафедральной.
Образ святителя Николай Чудотворца с частицей мощей
Расположен с левой стороны в северном нефе собора. Истории появления этой иконы в соборе не сохранилось, но зато в мощевике на иконе расположены мощи святителя Николая, которые были привезены в 1996 году из Италии благодетелями собора.
Мощевик с мощами апостолов и святителей
Расположен с левой стороны колонны в северном нефе собора.
Мощевик с мощами мучеников
Расположен спереди колонны в северном нефе собора.
Мощевик с мощами преподобных
Расположен спереди колонны в правом нефе собора.
Мощевик с мощами князей и праведных
Расположен с правой стороны колонны в правом нефе собора.
Дополнительный мощевик
Вторым этапом проекта создания мощевиков и благоукрашения соборных святынь "Лики небесные" будут изготовлены тематические мощевики, в которых будут размещены великие святыни, касающиеся Рождества, Креста и Воскресения нашего Спасителя: частица Животворящего Древа Креста Господня, часть стола Тайной Вечери, частица Ризы Господней (Нешвенного Хитона), камень от Гроба Господня и от Голгофы, копии Даров Волхвов и др. Для этих святынь надо сделать еще четыре стационарных ковчега и украсить их должным образом.
Особенно отметим две иконы, не являющиеся значимыми произведениями церковного искусства, но очень важные для истории собора. На центральных колоннах находятся иконы - Спасителя и Тихвинская икона Божией Матери. Эти иконы изначально находились по двум сторонам Царских врат центрального иконостаса, а после обновления иконостаса, эти иконы были облечены в новые оклады и размещены в отдельные деревянные кивоты по двум сторонах на двух центральных колоннах.