Собор имеет пять глав, шестая венчает лестничную башню, расположенную в западной галерее южнее входа. Маковицы глав выполнены в форме древнерусских шлемов.

Собор имел пирамидальную композицию. Длина и ширина собора без галерей 29 м, с галереями — 42 и 55 м. Архитектура интерьера сохранилась с древности почти без изменений. Собор сложен в византийской технике смешанной кладки (opus mixtum) из чередующихся рядов камня и плинфы (широких, тонких кирпичей), уложенных на розовом известково-цемяночном растворе. Для того, чтобы можно было представить исходный облик собора, на фасадах реставраторами оставлены зондажи — участки раскрытой древней кладки.

Никитенко Н. Н. Собор Святой Софии в Киеве: История, архитектура, живопись, некрополь

В то же время первоначальное архитектурное решение собора имело свою символику. Западная аркада не сохранилась, так как была разобрана в конце XVII в. при ремонте собора. Столпы собора имеют в сечении крестообразную форму. Боковые нефы собора и всю его западную часть занимают обширные хоры, соединяющиеся со вторым этажом галереей.

Хоры собора предназначались для князя, его свиты и знати. Здесь князь слушал богослужение и, вероятно, здесь же проводились придворные церемонии. Интерьер собора сохранил крупнейший в мире ансамбль подлинных мозаик и фресок первой половины XI века, выполненных византийскими мастерами.

В древности мозаикой были выделены центральные купол и алтарь, где шло богослужение, все остальные участки храма украшала фреска. На стенах и многочисленных столбах собора представлены образы святых, составляющих огромный христианский пантеон (свыше 500 персонажей). С именем Владимира Мономаха предположительно связывают вторую мраморную гробницу, сохранившуюся в соборе с древности — она дошла до нас пустой, без крышки.

Есть сведения о наличии возле собора подземных помещений. Храм имел пять нефов и три галереи, в которых располагалось несколько дополнительных престолов. Первоначально стены храма не были побелены, за исключением криволинейных в плане апсид и барабанов, покрытых слоем цемянки. Внутренние стороны стен также были обнажены, в то время как своды изначально обмазаны цемянкой и покрыты фресками.

Реставрацию собора осуществлял архитектор Н. С. Курдюков. В 1929 году он был закрыт, и в нём открылся антирелигиозный музей, где были представлены сокровища, хранившиеся в ризнице собора, как пример богатств церкви. В течение нескольких веков врата служили торжественным входом в собор. В настоящее время они открываются только во время праздников, когда службу возглавляет митрополит Новгородский и Старорусский.

Крест, как трофей, ими был вывезен в Испанию. Новгородский Софийский собор — один из самый выдающихся памятников древнерусского зодчества. Софийский собор — пятинефный трехапсидный десятистолпный храм. С трех сторон (кроме восточной) к нему примыкают широкие двухэтажные галереи.

Собор строился константинопольскими зодчими, хотя ему нет прямых аналогов в византийской архитектуре того времени

Собо́р Свято́й Софи́и (Софи́йский собо́р) — храм, построенный в первой половине XI века в центре Киева, согласно летописи, князем Ярославом Мудрым на месте победы в 1037 году над печенегами. На рубеже XVII—XVIII веков был внешне перестроен в стиле украинского барокко.

Купола имели окна и были покрыты листами свинца. С трёх сторон он был окружён двухъярусной галереей, а снаружи — ещё более широкой одноярусной. Прямоугольное в плане здание делится крестчатыми столбами на пять продольных коридоров-нефов, которые пересекаются поперечными коридорами — трансептами.

Первоначально Софийский собор представлял собой пятинефныйкрестово-купольный храм с 13 главами. Апсиды собора. В 1991 он был передан РПЦ и 16 августа1991 освящён лично патриархом Алексием II. В 2005—2007 произведена реставрация куполов собора. В результате переговоров российского президента и короля Испании испанская сторона приняла решение передать крест Софийского собора России. В современной науке существует точка зрения (профессора Надежды Никитенко), что на фреске представлена семья Владимира как крестителя Руси и основателя Софийского собора.