В сборе образцов древней живописи – копий с фресок и икон русских, грузинских, византийских – принимали участие академики Д. И. Гримм, Норев, Бейне. Передал Академии свою коллекцию кн. Гагарин. С 1863 г. начал исследовательские поездки по России сам Прохоров. Ему принадлежит честь первого исследования фресок XII в. Георгиевского собора в Старой Ладоге. Фрески сохранились фрагментарно, им наносили ущерб многочисленные ремонты, пробивки новых проемов, заведение связей. Особенно пострадали росписи в 1849 г., когда при очередном ремонте были «самым варварским образом», как писал Прохоров, срублены большие участки древней штукатурки, которая несла росписи.

С изображений, сохранившихся в барабане главы, Прохоров снял цветные копии. В течение нескольких недель он с помощниками разбирал отвалы штукатурки, сваленной в 1849 г. в одну из башен крепости, но ему удалось собрать только «некоторые ничтожные части целого», как с горечью писал он. Скрепив найденные фрагменты гипсом, он передал их в музей Академии. По граффити, сохранившейся на штукатурке, Прохоров датировал фрески XII-XIII вв. Изучал Прохоров и живопись церквей на Волотовом поле и Спаса-Нередицы в Новгороде («самых замечательнейших у нас в России как по древности, так и целости»), мозаики собора Софии в Киеве и др.

Музей древнерусского искусства, по мысли Прохорова, должен был состоять из разделов:

1) архитектура;

2) фрески и мозаики;

3) иконопись;

4) миниатюры, заставки и т. п.;

5) металлические изделия;

6) резьба по дереву и кости;

7) шитье;

костюмы.

Этот круг интересов Прохорова нашел отражение в издаваемом им журнале.