Σχεδιασμένη από τον Ανθέμιο του Τράλλεως και τον Ισίδωρο του Μιλήσιου, η Αγία Σοφία επανάλλαξε τον αρχιτεκτονικό χώρο.
Διάμετρος 31,87 μ, ύψος 55,60 μ.analogies σε τέσσερις τεράστιους πυλώνες μέσω πεντεμβολίων – τριγωνικά σφαιρικά τμήματα που μεταβατικεύουν το τετράγωνο στον κύκλο. Σαράντα παράθυρα στη βάση του πλημμυρίζουν το εσωτερικό με φως, κάνοντάς τον θόλο να φαίνεται αβαρής.
Πρώτη μεγάλης κλίμακας χρήση. Καναλώνουν την ώθηση του θόλου στους τέσσερις πυλώνες, εξαλείφοντας την ανάγκη για δάσος από στήλες και δημιουργώντας ένα τεράστιο, ενιαίο χώρο λατρείας.
Ανατολικά-δυτικός άξονας: αψίδες βαρέλης πάνω στους παράδρομους· ημισφαίρια πάνω στις αψίδες επεκτείνουν τον κεντρικό χώρο ιεραρχικά.
Ημικύκλιοι πάνω από τις στέγες των παραδρόμων στηρίζουν τον κύριο θόλο – καμουφλαρισμένοι ως διακοσμητικές κορωνίδες. Μια βυζαντινή προσαρμογή ενός μεταγενέστερου γοτθικού στοιχείου.
107 στήλες (πράσινος μάρμαρος Θεσσαλίας, πορφύρα, λευκή Προκοννήσου) με πολυτελώς γλυπτά κιονοκράνια επιθέματος (ακανθολάχανα, σταυροί, μονόγραμμα). Πολλές σκυλευτές από παλαιότερα ιερά.
Χρυσοφόρα μωσαϊκά (6ος–9ος α., μετα-εικονιομαχία): Χριστός Παντοκράτωρ, Παναγιά & Παιδί, αυτοκράτορες, άγγελοι. Το μωσαϊκό της Δέησης (13ος α.) είναι chef-d'œuvre ντροπής.
Τέσσερις λεπτές μινάρετες μολυβιού (15ος–16ος α.) από τον Σινάν και άλλους, περι框 την σκιά.
Το κτίριο έχει επιβιώσει σε σεισμούς, φωτιές και κατακτήσεις – το ελαστικό κονίαμα, οι αλυσίδες ίνωσης και η βραχιονοποίηση του επιτρέπουν να "αναπνέει" για 1.500 χρόνια.
