Из сорока окон, прорезавших кольцо под главным куполом с изображением гигантского креста на фоне звездного неба, в церковь вливался бледный струящийся свет, создавая иллюзию парения огромной блистающей, драгоценной полусферы, висящей в 56 метрах от пола, то есть на высоте 16-17-го этажа, что по тем временам воспринималось как небоскреб. Для усиления эффекта на подоконниках окон купола поначалу разместили зеркала-рефлекторы, собиравшие свет в центре купола, где был изображен огромный мозаичный крест. Уникальная световая природа храма с подвешенными на длинных медных цепях изысканными серебряными дисковидными хоросами с лампами создавала образ движущегося, «вращающегося» огня и света, — некоего облака Света, завораживающий эффект которого столетиями поражал всех входивших в Айя Софию. Когда, часть купола рухнула во время сильнейшего землетрясения 557 г., он был заново тщательно отстроен, даже поднят еще на шесть метров племянником умершего к тому времени Исидора Милетского, Исидором Младшим. Конструкция оставалась рекордной вплоть до наших дней, когда был изобретен метод строительства из бетона. Даже Юстиниан и его архитекторы не пытались повторить раз удавшийся, революционный по своей значимости эксперимент.
Историк Прокопий писал, что уникальные купола Св. Софии держались, «будто подвешенные к небу золотой цепью». Правда, их чудовищное давление на стены заставило уже с IX в. снаружи подпирать храм все новыми и новыми массивными арочными контрфорсами, которые продолжали достраивать вплоть до XIV в. Поэтому со временем внешний облик Великой церкви сильно мутировал: ее основной конструктивный каркас из нефа, перекрытого куполом, оказался скрыт мощными каменными подпорками, ризолитами — частями фасада, выступающими за основную линию, башенками и всевозможными служебными помещениями. Но внутри, то есть именно там, где она должна была рассматриваться как модель мироздания, Айя София сохранилась в первозданном виде.
