Чтобы легче понять устройство собора св. Софии, надо вообразить пространный четырехугольник, к которому с четырех его сторон примыкают четыре меньших квадрата и тем образуют внутри главные части здания и форму креста. По углам среднего большого квадрата выстроены четыре массивных столба (пильеры), вершины которых соединены между собою полукруглыми арками, и поверх всей этой аркады возвышается огромный купол, имеющий 35 метров в диаметре. Купол, по–видимому, опирается на арки только четырьмя точками, а остальная часть его поддерживается пандативами (треугольники в пересечении арок), которые начинаются на острых углах пильеров и идут вверх, так незаметно округляясь, что кажутся простыми легкими жилками, а точки опоры этого гигантского свода ускользают от глаз наблюдателя, и купол кажется висящим в воздухе. Верхняя точка свода возвышалась на 61 метр над полом церкви; длина церкви внутри стен 81 метр, а ширина 60 метров. К восточной и западной части среднего свода примыкают два полукупола и к каждому из них по три ниши, так что крыша главной части здания состоит из девяти куполов, возвышающихся один над другим. Остальная часть была покрыта мраморными плитами, а сами купола — свинцовыми листами. Полукупола и ниши поддерживаются как четырьмя главными пильерами, так еще другими четырьмя меньшими, и под каждой нишей — по две порфировые колонны с капителями и базисами из белого мрамора. С севера и юга главного квадрата, под арками, между каждыми двумя большими пильерами, помещаются по четыре колонны из прекраснейшего гранита, поддерживающие хоры или галереи для женщин, которые у древних христиан стояли во время богослужения отдельно. На 24–х других колоннах из египетского гранита примыкают к хорам боковые галереи, освещенные окнами в три яруса: в нижнем и среднем по семи окон, а в верхнем пять. Главный купол освещен 4–мя окнами. Над 40 колоннами нижнего этажа расположены в верхних галереях 60 других и выше входных дверей еще семь, так что всего 107 колонн. Этому числу на Востоке приписывали таинственное значение. Все колонны верхнего этажа мраморные или гранитные, превосходно полированные и гладкие, но карнизы и архивольты поверх этих колонн совершенно фантастические. Они украшены бесчисленным множеством листьев и полосок в виде галунов, перемешанных и переплетенных между собою. Главный купол, для соединения полного развития его размеров с легкостью стиля, сложен из глиняных горшков, которые до сих пор удивляют своею крепостью; они сделаны из легкой глины, найденной на острове Родосе, и так легки, что вес 12–ти горшков равен весу одного обыкновенного кирпича. Стены сложены из кирпича и все покрыты мраморными плитами, а пильеры — из больших известковых камней, сцепленных между собою железными связями, и гладко оштукатурены известковым раствором на масле под мрамор различных цветов.