Святая Варвара представлена фронтально, по пояс, с четырехконечным крестом в левой руке. Правая рука обращена ладонью наружу в жесте принятия благодати. Облачения, обильно расшитые жемчугом и драгоценными камнями, напоминают византийские царские одежды. Киноварь мантии, украшенной оплечьем, нашивками разнообразной формы и широкими полосами по краям, оттеняется золотистой охрой нижнего платья с узкими рукавами. На голове – диадема с большим овальным красным камнем посередине, изображенная поверх белого плата, концы которого окутывают шею. Подобная иконография, акцентирующая царское достоинство одной из первых и высоко чтимых великомучениц, была традиционной для искусства византийского круга XI–XIV веков, в том числе и древнерусского. Близкие по типу изображения известны в росписях новгородских церквей Спаса Преображения на Нередице (1199) и на Ильине улице (1378).

Согласно житийным текстам, святая Варвара жила в III веке в финикийском городе Илиополе и происходила из знатного рода. За отказ отречься от христианской веры она претерпела страшные мучения и была казнена своим отцом-язычником. В VII веке ее мощи были перенесены в Константинополь. В 1670 году Феодосий Сафанович составил новый славянский вариант Жития великомученицы. В нем сообщается, что в начале XII века мощи святой были привезены в Киев дочерью византийского императора Алексея Комнина Варварой, ставшей супругой князя Святополка Изяславича, и помещены в киевском Михайловском Златоверхом монастыре. Вероятно, это событие могло послужить одной из причин особого почитания святой на Руси.

Икону исследователи датировали по-разному и связывали с несколькими художественными центрами, как с Новгородом, так и с Ростово-Суздальской землей. Сведения о происхождении дали основания предположить, что образ мог быть написан в Угличе.