Фресковая роспись церкви Федора Стратилата, вероятно созданная в конце 60-х или 70-х годов XIV века, была очищена от побелки в 1910 году. Хотя роспись сохранилась на большинстве стен, столбах, арках и сводах храма, она осталась лишь фрагментарной с существенными утратами. Тем не менее, её художественная ценность велика. В росписи использован монохромный подход в красно-коричневых тонах, что отличает её от ярких полихромных новгородских росписей того времени. Это сближает её с росписью церкви Спаса на Ильине, выполненной Феофаном Греком. Некоторые исследователи считают роспись Федора Стратилата более ранним произведением этого мастера, другие, более поздним творением новгородского художника, находившегося под влиянием Феофана. В росписи проявляется характерная для XIV века любовь к повествовательности и эмоциональная трактовка страданий, переходящих в патетику. Композиции и фигуры несут отпечаток византийского искусства XIII-XIV веков.

Живописная фактура росписи Федора Стратилата близка к фактуре фресок церкви Спаса. Основой служит красно-коричневый цвет, на который нанесены светлые пастозные мазки. Темно-коричневый контур очерчивает формы. Однако в росписи Федора Стратилата отсутствует та виртуозность, которая характерна для фресок Спаса. Многие персонажи росписи Федора Стратилата напоминают персонажей росписи церкви Спаса. Особенно примечательно, что второстепенные детали пейзажа, костюма или орнамента в композициях обеих церквей часто совпадают.