第一座圣索非亚大教堂是由君士坦丁建成的，采用方形礼堂的形式，可惜后来毁于一场大火，正是在这座建筑的原址上，查士丁尼建起了新的圣索非亚大教堂，而且这次是名正言顺地敬献给“神圣的智慧”（圣索非亚）——教堂由数学家米利都的伊西多尔（Isidore of Miletus）和特拉勒斯的安提莫斯（Anthemios of Tralles）基于罗马的科学与工程学知识设计而成。他们将科学智慧转化成了无与伦比的华美杰作——希腊学者和史学家普罗柯比（Procopius）在记述查士丁尼时期建筑时将其描述为“美轮美奂、蔚为壮观”，而且“令目睹者叹为观止，耳闻者难以置信”[130]。
走进圣索非亚大教堂，最令人震撼的是那种无所不包的空间感和超脱俗世的光照效果。“也许有人会说，教堂内部的光线不是来自太阳，”普罗柯比继续写道，“其实照射入内的光线极为充足，令整座教堂熠熠生辉。”中殿上方非常空阔，中央穹顶高高拱起，下方由四个巨大的拱形支撑，再往下则是两层拱形游廊。如此恢宏的结构，看起来却轻若无物，仿佛自高处悬垂而下——用普罗柯比的话来说，就是从天而降。如此显眼的穹顶是前所未有的。罗马的万神殿在内部看来确实恢宏壮观，但并非为了远观的视觉效果而设计。圣索非亚大教堂却巍然俯瞰着全城与周边的水域和陆地，象征着人世与神界共存于天地之间。