Длина храма — 77 м, диаметр купола — 31,5 м, высота — 40 м.

Внешне храм величествен, строг и массивен. Внутри же он поражает огромным пространством. В основу храма был положен план 3-х нефной базилики. Центральный неф перекрыт куполом. Купол собора с двух сторон поддерживают 2 более низких полукупола, каждый из которых в свою очередь, имеет два маленьких полукупола. Т.о., все пространство храма представляет систему переходящих друг в друга сферических форм, устремленных ввысь. Купол опирается на 4 столба, но ощущения, что он давит на опоры нет. Примененная архитекторами необычная архитектурная конструкция создает образ саморазвивающегося пространства, словно освобожденного от каких-либо опор и преград. Между столбами переброшены плавные дуги арок, на верхние точки которых лишь слегка опирается основание купола. Между арками по углам тяжесть сводов принимают на себя паруса - расширяющиеся кверху изогнутые своды, облегчающие давление купола. Сам купол кажется парящим в воздухе, так как у его основания имеется 40 скругленных сверху окон, образующих световое кольцо. Впечатление глубины и сложности центрального пространства дополняется алтарными нишами, в восточной части храма.

Храм Св.Софии выстроен из кирпича с прокладками тесаного камня, а подкупольные столбы - из крупных блоков известняка. Они облицованы гладкими цветными мраморными плитами, отражающими потоки света, что придает всему пространству здания легкость. Стены прорезаны окнами или аркадами.

Храм Св.Софии выражает две идеи: могущество христианства и зависимость церкви от императорской власти. Художественно-образная концепция храма, позволяющая вместить большое кол-во верующих, гармония форм, рациональная организация объемно-пространственной структуры, соподчиненность объемов храма, монограммы в капителях колонн — все это рождало ассоциации с мудростью и силой императора, с его правом на единодержавие.

При Юстиниане золотая чаша купола и вогнутые поверхности парусов были украшены мозаичными узорами. В 15 веке Византия пала под натиском турок. Храм Св. Софии был превращен в мусульманскую мечеть. К нему пристроили минареты, мозаики грубо замазали известью, крест на куполе заменили полумесяцем.

Интересна символика храма, сложившаяся в византийской архитектуре. Купол храма служит аллегорией небесного свода, четыре несущих его столба трактовались как столпы церкви, алтарная абсида символизировала рай, западная стена — ад. В храме было три одинаковых фасада , а на западное стене - три окна. А другие окна уподоблялись апостолам, пророкам, мученикам и святым. Пять дверей храма напоминают о пяти разумных девах из евангельской притчи. Престол в алтаре означал место Гроба Господня и престол на котором почивает Господь. Абсида соответствует Вифлеемской пещере, где родился Христос, и пещере, где он был погребен. Поэтому ей и придавали полукруглую форму. Кроме того, церковь служила образом распятия Христа, поэтому представлялось желательным, что бы в структуре храма был запечатлен главный символ христианства — крест. В соответствии с символикой строго по канонической схеме в интерьеры вносилась монументальная живопись. В куполе располагалось, как правило, поясное изображение «Пантократора» (Вседержителя), в простенках между окнами барабана — фигуры пророков или апостолов, в парусах евангелистов, на столбах — святых (столпов церкви), в конхе абсиды — Богоматерь, ниже - сцены принятия причастия апостолами от Христа, на западной стене — Страшный суд. Излюбленной техникой в украшении византийских храмов была мозаика, истоки которой можно проследить в античности. В Византии мозаики размещались в подкупольном пространстве, на стенах, арках, в алтарной части. Именно здесь были необходимы звучные цвета, сильные контрасты, контуры, видимые с далекого расстояния. Для усиления яркости композиций византийские мастера стали использовать не натуральные камни, а смальту (сплав стекла с минеральными красителями), сложная техника мозаики требовала большого искусства. Изображения выкладывали мелкими разноцветными кубиками различных оттенков на прямых и вогнутых поверхностях стен. Мозаика лучше всего смотрелась издалека, поэтому её размещали только на верхней части стены, а нижнюю облицовывали цветным мрамором.

Византийские мастера точно рассчитывали угол падения света на кубики смальты, чтобы добиться мерцания и переливов цветов. Отдельные кусочки смальты выкладывались специально неровно, под разным углом к архитектурным поверхностям, создавая эффект мерцания.

Благодаря этому удивительному эффекту в изображении не было ни одной жесткой линии, все они выглядели ускользающими. Силуэты насыщенных цветов выразительно выделялись на золотом фоне.

Наиболее яркое представление о характере ранневизантийских мозаик 5-6 вв. дают храмы Равенны (цернтр византийского искусства, расположенный на севере Италии). Равенна находилась на скрещении Востока и Запада. После захвата Рима варварами с 402 г. Равенна стала столицей Западной Римской империи и оставалась ею до 476 г. Захваченная сначала Одоакром, а затем Теодорихом, она стала готской столицей (493-540 гг.) и занимала это положение до тех пор, пока её вновь не отвоевали византийцы в 549 г.