Les peintures sont l'oeuvre de Romain Cazes (1810-1881), élève d'Ingres et auteur des peintures qui décorent l'établissemet thermal. D'après le dossier conservé aux archives nationales, le peintre a reçu pour cette commande 12 000 francs, la première moitié venant d'une subvention de l'Etat, la seconde de la fabrique. Lambron indique finalement le chiffre de 15 000 F en disant qu'il correspond seulement à couvrir les frais de l'artiste qui fait œuvre d'un noble désintéressement.
Le devis couvrait le décor des trois absides et des trois coupoles du choeur de l'église. Le décor a été réalisé entre 1851 et 1860. Il a été complété par deux oeuvres peintes à l'huile de part et droite de la travée droite du choeur : la Samaritaine, peinte par Alexandre François Caminade et la Guérison du paralytique peinte par Romain Cazes.
Lambron détaille dans son texte de 1860 les figures qui ont servi de modèles. Le maire Charles Tron aurait servi de modèles à deux figures : saint Paul et un saint dans le groupe des martyrs. Le curé et l'architecte de l'église Loupot sont représentés par les deux moines agenouillés à côté de saint Louis (l'architecte est au premier plan). Les deux vicaires de l'église ont donnés leurs traits aux deux martyrs, saint Gervais et saint Protais. Cazes a donné la figure et le port de sa femme à sainte Catherine. Les anges thuriféraires du côté gauche de l'hémicycle copient les traits de deux demoiselles luchonnaises. L'ange qui porte la corbeille des pains est le portrait d'une fille de bains, reproduite à plusieurs endroits de l'établissement thermal.
Comme pour les peintures de l'établissement thermal, Bertrand Bernard complète le travail de Romain Cazes à l'église de Luchon. Il y réalise les peintures ornementales non figuratives. En 1890, il peint les deux toiles de Saint-Aventin et St Bertrand, puis le décor de la chapelle du Sacré Coeur en 1893.
Une plaque apposé sous la chaire indique : "peintures murales, 1852-1855. Romain Cazes, peintre d'histoire, Bnd Bernard, Peintre Décorateur".
Un cartel peint indique de probables restaurations des peintures en 1929 et 1930 par R. Mestre.
