Храм хорошо освещался и внутренними светильниками. Один из участников четвертого крестового похода Робер де Клари вспоминает, что в храме было 100 светильников по 25 свечей в каждом. Светильники опускались с потолка на цепях толщиной с руку.
Если внимательно осматривать колонны, то можно заметить на высоте человеческого роста следы креплений светильников. Кроме того, перед иконами горели лампады с деревянным маслом.
В храме купол виден со всех точек. Это достигается благодаря двум полукуполам. Купол, как архитектурный элемент, был придуман в Риме.
Базилика должна была иметь вытянутую форму. Перед Анфимием и Исидором стояла задача перекрыть куполом вытянутую базилику. Для этого были созданы два полукупола, которые поддерживают купол с восточной и западной стороны. Они опираются на пару дополнительных столбов. Благодаря этому страшный вес купола перестал ощущаться. Создалось впечатление, будто купол парит в воздухе. Паруса являются наиболее изящным воплощением византийской идеи объема. Они как будто парят, опираясь на твердое основание галерей. Длина храма 80 метров.
Многие паломники утверждали, что в храме было по 365 колонн и дверей. Конечно, это преувеличение. Колонн в подкупольном пространстве 128, а дверей еще меньше.
Разнообразие колонн очень велико. При входе в главный неф сразу видим восемь порфировых колонн темно-красного цвета, которые попарно стоят в четырех глубоких полукруглых нишах – экседрах.
В средневековом «Сказании о строительстве Софии» пишут, что эти колонны были подарены какой-то вдовой из Рима, которая получила их как приданое. Но это только легенда. Колонны разного размера. Длина их от 7,3 м до 7,6 м. Основные столбы нефа со стороны порфировых колонн отделаны порфировыми плитами.
Во времена Юстиниана в Византии не умели обрабатывать порфир.
На южной и северной сторонах между основными столбами стоят по четыре колонны, вытесанные из зеленого фессалийского мрамора. По легенде эти колонны привезены из развалин храма Артемиды в Эфесе. Того самого храма, который сжег Герострат. Может быть это и так. Но то, что эти колонны совершенно одинаковые, в отличие от порфировых, наводит на мысль, что они вытесаны каменотесами Юстиниана.
Вообще мрамор для Святой Софии добывали в разных районах. Серо-белый приконнесский мрамор брали в Мраморном море, темно-зеленый мрамор, использовавшийся при отделке храма, происходит со склонов Тайгета, на Пелопоннесе. На отделку собора использовали светло-зеленый эвбейский мрамор, розовый фригийский, желтый тунисский — всего двенадцать сортов. Недалеко от алтаря стоят колонны из черного мрамора.
Привлекает внимание то, что сверху на колоннах не коринфские капители, а ранневизантийские. Они переходят в тело колонны мягко. В капители очень органично вписаны монограммы.
Если внимательно рассмотреть колонны, то можно увидеть бронзовые воротники вверху и внизу колонн. Между ними протянуты свинцовые прутья, чтобы выравнять чудовищное давление купола. Слева и справа от входа стоят по шестнадцати колонн. На базах этих колонн видны переплетенные вензеля “Юстиниан император” и “Феодора Августа”.
Монограммы также идут от юго-восточной конхи в северную часть храма через центральные колонны на юге и западе. «Конха» по-гречески раковина. Это элемент архитектуры, широко распространенный в Византии. Конха представляет собой полукупол над полуцилиндрическими частями зданий, такими как апсида или ниша.
И везде на монограммах присутствуют изображения Юстиниана и Феодоры. В этом декоре отражены взаимная любовь Императора и Августы.
Внутренняя отделка храма осуществлялась в течение нескольких столетий. Ее особая роскошь, мозаики на золотом поле, 8 зелёных яшмовых колонн из храма Артемиды в Эфесе. Убранство главного нефа внушали мысль о мощи государства и церкви. Стены храма были полностью покрыты мозаиками (как сюжетные композициями, так и орнаментами).