圣索非亚大教堂外形上的特点是在方形平台上覆盖圆形穹顶，别具风采的圆顶（后来在奥斯曼帝国时期，伊斯兰教清真寺建筑倒是喜欢仿效这种圆顶结构）由两个半球形拱门支撑，教堂的体积非常庞大，占地面积约5400平方米。大教堂的设计者可能是来自米利都的伊索多拉斯和来自特拉列斯的安提莫斯，他们并不是建筑师，而是数学家，擅长的是几何学。没有任何证据证明他们两人此前曾设计过任何建筑物。也只有这样的人才敢设计出在建筑领域前所未有的大穹顶，只有这样的人才敢设想这样一套宏大、复杂的支撑体系。拜占廷的建筑师确实具有建造圆顶的丰富经验，但圣索非亚大教堂的这个圆顶直径达32米，而且不靠墙面承托，这对拜占廷的建筑师来说也是闻所未闻。后来有人评论道：这个穹顶“似乎漂浮在没有坚实基础的空气之中”，或者它“漂浮在一条来自天国的金色光带之中”，这是因为穹顶的基座上开了一圈总共40扇拱形窗，整个基座让照射进来的光线穿透，致使圆顶看上去就像没有支撑一样。当时拜占廷帝国内的建筑都相当保守，圣索非亚大教堂的设计和建造无疑是革命性的，还没有先例。也正因为如此，人们将圣索非亚大教堂誉为世界建筑第八奇迹。
当时两位设计者的手下有约100名匠师和1万名劳工。据说查士丁尼皇帝也参与了工程设计，他在梦中曾得到神启，从而确定了新教堂的形式，按照这个传说，两位数学家似乎只忙于做小心求证的工作。在建造过程中，两位设计者确实动摇过，当工程进行到主拱的起拱点时，他们发现承拱的窗间墙开始向外倾斜，便报告皇帝说这个结构可能承受不了。可查士丁尼却坚持说，就按照这些大拱建下去，直到它们遇台，相互支撑。反正这个结构到大教堂竣工也没有出问题。整个工程耗费了约32万磅黄金，因此，仅仅五年帝国的国库就变得空虚了。公元537年12月27日，圣索非亚大教堂举行了落成典礼。查士丁尼皇帝难以抑制心中的激动，竟然不顾礼仪程序径直跑进大厅，高举双臂朝天呼喊：感谢上帝选中我完成如此宏伟的工程，我超过了建造耶路撒冷圣殿的所罗门王！圣索非亚大教堂是信徒们的朝圣之地。据说查士丁尼皇帝曾将头靠在这里的一根石柱上治好了偏头痛，以后人们便相信这里的每一根柱子都能治好某种特定的疾病。
大教堂最早的圆顶仅存在了20年。公元553至557年间，君士坦丁堡发生了好几次地震，公元558年，这个圆顶轰然坍塌。此时原先的设计者已相继去世，于是一批专家便来共同商讨圆顶的重建问题。新圆顶的设计者是小伊西多勒斯，他将南北拱的内面从拱腰到拱顶加宽，这样中心空间更接近于方形，然后在缩小了一些的圆顶基座上建起了比原先高6米的圆顶。这就是今天我们看到的圣索非亚大教堂的圆顶。虽说后来圆顶出现过局部坍塌，进行过数次整修，但对小伊西多勒斯的设计未做大的改动。
奥斯曼帝国时期，大教堂被改建成清真寺，周围矗立起4座高达73米、又细叉尖的宣礼塔，用途是登高呼唤，提醒穆斯林按时进行祈祷和参加礼拜活动。穹顶上的十字架也被伊斯兰教的半月标志所取代，5万枚金币被熔化掉用以装饰这个半月标志。正因为穆斯林对这座建筑分外敬重，它才能够完整地保存到今天。有人赞叹圣索非亚大教堂从外观和内部都给人以方圆契合、自然和谐的美感，而高超的建筑构造及技术也使它在这个地震频发的地带经受住了多次考验。但也有人觉得大教堂的整个外观呆板沉重，并无动人之处，斜靠在大教堂上的笨重的扶壁以及聚集在四周的许多附属建筑物显得拥挤不堪，难以给人留下好的印象。
圣索非亚大教堂的设计在颜色和内部装饰方面独具匠心。教堂外部颜色呈暗红色，而且缺乏装饰，教堂的内部却被壁画和镶嵌画装饰得繁华艳丽。教堂内部的穹顶和地面都用彩色玻璃镶嵌装饰图案，墩子和墙面则装饰以彩色大理石砖和五彩斑斓的马赛克镶嵌画。这些装饰多是用白、黑、绿、红等颜色组成的图案，同时衬以金色。其承重柱多为深绿色，柱头一律用白色云石镶以金箔，一些部位还被包上金色的铜箍。光线从穹顶下40个拱形小天窗照射进来，再经过大面积金碧辉煌的马赛克的反光，整个教堂内部光影交织、闪闪烁烁，仿佛光线不是来自室外，而是出自室内，形成了浓郁的神秘气氛。由于伊斯兰教规禁止圣像崇拜，墙上的壁画和镶嵌画在16世纪之后统统用灰泥粉刷覆盖，穹顶上面的耶稣像也在15世纪被换成了《古兰经》的文句。直到20世纪30年代大教堂改成博物馆以后，被遮盖的壁画和镶嵌画才逐渐被剥露出来，其色彩鲜艳依旧。
P14－17