Les Couleurs de la Cité céleste se réfèrent à l'Apocalypse dont Messiaen donne cinq citations dans la partition :

1. « Un arc-en-ciel encerclait le trône… » (Apoc., IV, 3)
2. « Et les sept anges avaient sept trompettes… » (Apoc., VIII, 6)
3. « On donna à l'étoile la clef du puits de l'abîme… » (Apoc., IX, 1)
4. « L'éclat de la ville sainte est semblable au jaspe cristallin… » (Apoc., XXI, 11)
5. « Les fondements du mur de la ville sont ornés de toute pierre précieuse : jaspe, saphir, chalcédoine, émeraude, sardonyx, cornaline, chrysolithe, topaze, chrysoprase, hyacinthe, améthyste… » (Apoc., XXI, 19, 20).

Le caractère religieux est également affirmé par des références au plain-chant (la petite trompette joue par exemple un extrait de l'Alleluia du huitième dimanche après la Pentecôte lors de la première intervention des cuivres) et par des sections d'écriture lente, en choral, où apparaît parfois l'indication « extatique ».

Cette œuvre révèle par ailleurs un souci d'expression de la couleur — sa « motivation essentielle » selon Michèle Reverdy, clairement formulé par Messiaen dans la préface de sa partition :

« La forme de cette œuvre dépend entièrement des couleurs. Les thèmes mélodiques ou rythmiques, les complexes de sons et de timbres, évoluent à la façon des couleurs. Dans leurs variations perpétuellement renouvelées, on peut trouver (par analogie) des couleurs chaudes et froides, des couleurs complémentaires influençant leurs voisines, des couleurs dégradées vers le blanc, rabattues par le noir. On peut encore comparer ces transformations à des personnages agissant sur plusieurs scènes superposées et déroulant simultanément plusieurs histoires différentes. »

La musique rassemble ici divers matériaux (plain-chant, rythmes hindous, grecs, chants d'oiseaux, accords « colorés », etc.) et peut être commentée en termes d'alternances de différents types d'écriture ; l'idée de ces oppositions fut même associée par Messiaen à certaines images (l'abîme, l'arc-en-ciel). Cette pièce qui rappelle par moments les Oiseaux exotiques mais anticipe aussi dans d'autres passages sur les grands chorals de la Transfiguration, apportait dans l'évolution du compositeur une conception spécifique de la forme : « …l'œuvre ne se termine pas — n'ayant jamais commencé vraiment : elle tourne sur elle-même, entrelaçant ses blocs temporels, comme une rosace de cathédrale aux couleurs flamboyantes et invisibles… »