В центре трехфигурной композиции изображена великомученица Варвара в вишневом плаще и синей далматике, украшенной широкой полосой орнамента с жемчугом и драгоценными камнями. На ее голове, поверх белого плата, – корона. Это одеяние, как и обувь красного цвета, указывают на знатное происхождение святой, засвидетельствованное в ее житии. По сторонам от Варвары стоят мученицы в традиционных для них облачениях: Параскева – в красном мафории и Ульяна – в зеленом. Обе они обращены к центральной фигуре.

Вверху, в небесном полукруге, – благословляющий двумя руками Христос Эммануил между архангелами Михаилом и Гавриилом. В иконографии стран византийского круга подобные изображения могли иметь несколько значений, сочетавшихся друг с другом. Образ юного Христа прежде всего напоминал о Его чистой и непорочной плоти, принесенной в жертву, с которой всегда сопоставлялся мученический подвиг святых жен. И в данном случае это сопоставление особенно очевидно. В то же время Христос предстает на иконе в своей предвечной Божественной славе и не только благословляет святых, но и являет им образ Царствия Небесного, открывшегося им навстречу в награду за мученические подвиги. Этот сверхъестественный контакт между миром земным и небесным описал первомученик Стефан накануне своей страдальческой кончины: «…вот я вижу небеса отверстые и Сына Человеческого, стоящего одесную Бога» (Деян. 7: 56).

Энергичный рисунок, довольно темная, насыщенная колористическая гамма, контрастное соединение плотных и сложных по составу цветов с резкими световыми бликами создают впечатление экспрессии, духовного напряжения образов. Эти особенности сближают икону с другими псковскими памятниками конца XIV – начала XV века и прежде всего с иконой «Собор Богоматери», которая также происходит из церкви мученицы Варвары, построенной в 1618 году на месте более древнего женского монастыря. Обе иконы, без сомнения, относятся к одному художественному кругу, исполнены в одной мастерской, а может быть, и одним художником.