Основная тема эпического полотна Виктора Васнецова – богатыри-воины, стоящие на защите рубежей родины. С 1871 года, когда был сделан первый карандашный эскиз картины, художник, по его словам, не переставал думать о произведении, считая его исполнение своим «творческим долгом, обязательством перед родным народом».

В соответствии с основной темой он строит композицию картины, размещая на большом полотне три крупные фигуры фронтально, что создает впечатление силы и величественности. Персонажи приближены к переднему плану и благодаря точке зрения снизу воспринимаются стоящими на пьедестале. Остроконечные шлемы на головах будто подпирают небо. Плотные массы темно-зеленых холмов с густым темным лесом придвинуты к витязям. Композиция тем самым уплощается, стилистически приближаясь к настенной росписи.

Широкая распевная манера былинного эпоса помогла художнику при создании характерных черт персонажей картины и пейзажа. В центре – Илья Муромец, он прост и могуч. Согласно былинам, он крестьянский сын, родом из села Карачарова близ Мурома. В правой руке у него булава – не только оружие, но и символ великой силы и власти, а в левой – покоящееся до поры до времени копье, эмблема войны. В Илье Муромце чувствуется спокойная уверенная сила и умудренность жизненным опытом. Неразрывно слитый с могучим вороным конем, он – глава богатырской заставы, его фигура, расположенная в центре композиции, организует всю группу.

По левую руку от Ильи Муромца – самый младший витязь, «напуском смелый» – Алёша Попович. Он ловок и находчив, готов для достижения цели пойти на любые хитрости. Молодой красавец, полный отваги, Алёша – большой выдумщик, певец и гусляр, «женский пересмешник». В руках у него лук, а сбоку к седлу прикреплены гусли. Третий богатырь, Добрыня Никитич, представителен и величав. Былины причисляют его к дружинникам киевского князя Владимира. В осанке Добрыни чувствуется сознание собственного достоинства, тонкие черты лица выражают «вежество», то есть знания, а также вдумчивость и предусмотрительность. В картине только на нем золотой крест, который напоминает о родственной связи с Добрыней летописным, воеводой князя Владимира. Богатыри Васнецова «историчны», но живут в эпическом времени, они стали воплощением самой идеи богатырства.

Пейзаж написан широкой кистью. Редкие вкрапления подробно выписанных нежных полевых цветов вносят в его могучее дыхание лирическую ноту. Плавные очертания холмов с густым темным лесом на заднем плане вторят силуэтам богатырей. Высокая трава и контуры маленьких елочек и сосенок на первом плане как бы останавливают бег крупных наплывающих планов. Таким образом, природа приобретает эпически монументальный характер.

Благодаря композиционно-стилистическим приемам художник передал народное представление о героях былинного эпоса. В картине выражена, по словам Владимира Стасова, «вся сила и мощь русского народа <…> сила торжествующая, спокойная и важная».

Полотно стало одним из последних приобретений П.М. Третьякова в июне 1898 года. Для произведений Васнецова был выделен большой зал на втором этаже Галереи. «Богатыри» помещены на то место, которое они занимают и поныне, став одной из самых значительных и любимых картин в русском искусстве второй половины XIX века.