Ο ναός της Αγίας Σοφίας, παγκόσμιας εμβέλειας σταθμός στην εξέλιξη της αρχιτεκτονικής, αναγνωρίζεται γενικώς ως αφετηριακό έργο της βυζαντινής ναοδομίας. Ωστόσο λόγω του εξαιρετικού μεγέθους του (πολλαπλάσιο από ό,τι άλλο παρήγε έκτοτε η βυζαντινή αρχιτεκτονική) και λόγω της αρχαιότητάς του (532-537) είναι αναγνωρίσιμος και ως ένα από τα έσχατα έργα της μεγάλης ρωμαϊκής αρχιτεκτονικής, στην οποία άλλωστε, θεωρούμενα αυτοτελώς, ανήκουν όλα τα επί μέρους στοιχεία του: τοίχοι, πεσσοί και τόξα εκ λίθων και οπτοπλίνθων, κυλινδρικοί, ημισφαιρικοί και τεταρτοσφαιρικοί θόλοι, σιδηρές ενισχύσεις, μαρμάρινα πολυτελή θυρώματα, ρωμαϊκοί μαρμάρινοι ή γρανίτινοι κίονες (εξαιρουμένων των κιονοκράνων) σε ζεύγη ή σε σειρές, τριμερή ή πολυμερή φωτιστικά ανοίγματα, πολύχρωμες μαρμαρεπενδύσεις και μαρμαροστρώσεις, μωσαϊκά και ψηφιδωτά, επιχρίσματα τοίχων και μεταλλικές επικαλύψεις θόλων. Όλα αυτά, αλλά μεγαλύτερα και στερεότερα, είχαν επιτευχθεί προ πολλού στην Ρώμη. Ό,τι όμως συνιστά την υπέρβαση σε αυτό το έργο, χάρις στη δύναμη του κράτους, τη φιλοδοξία του Ιουστινιανού και το χάρισμα των αρχιτεκτόνων-μαθηματικών-μηχανοποιών Ανθεμίου και Ισιδώρου, είναι η πρωτοφανής σύνθεση αυτών των ήδη γνωστών συστατικών, η οποία, εξαιρουμένου του εμβαδού του κτηρίου, υπερβαίνει κατά πολύ τα έργα αυτού του είδους, προγενέστερα και μεταγενέστερα.
Το κατ’ εξοχήν πρωτότυπο στοιχείο, πολύ μεγάλος τρούλος φερόμενος μέσω τόξων επί τεσσάρων ισχυρών πεσσών και όχι επί συνεχών τοίχων, συνδυάζεται με μια άλλη πρωτοτυπία: για να αντιμετωπισθούν οι προς τα έξω τεράστιες ωθήσεις, τα μεν πλευρικά τόξα έχουν μέγα εγκάρσιο πλάτος και τα δύο άλλα (προς το ιερό και προς την είσοδο) αντιστηρίζονται από τεταρτοσφαίρια ανοικτά προς το μέρος του τρούλου, τα οποία με τη σειρά τους αντιστηρίζονται από άλλα μικρότερα τεταρτοσφαίρια, τρία στα ανατολικά και δύο εκατέρωθεν μιας καμάρας στα δυτικά. Με αυτή τη διάταξη οι μεν ωθήσεις μεταβιβάζονται με ασφάλεια προς τα έξω και προς τα κάτω, ενώ η σύνθεση ημισφαιρίου, σφαιρικών τριγώνων και τεταρτοσφαιρίων, μεγάλων και μικρών, καλύπτει κεντρικό χώρο υψηλότερο του Πανθέου της Ρώμης (56 μ. έναντι 44 μ.) και εκτενέστερο αυτού (αντιστοίχως 2000 μ2 έναντι 1500 μ2), έστω και αν ο θόλος του Πανθέου, με εμβαδόν διπλάσιο του τρούλου της Αγίας Σοφίας, είναι ο μέγιστος παγκοσμίως.
Αλλά οι αριθμοί μόνοι δεν αρκούν ως μέτρο υπεροχής της αρχιτεκτονικής του ιουστινιάνειου ναού. Οι πλευρικές κιονοστοιχίες, κάθε μια εκ τεσσάρων γιγάντιων κιόνων με μονολιθικούς κορμούς, αραιόστυλες και, παρά το μέγεθος, ανάλαφρες στο μάτι, φέρουν τις εξάστυλες κιονοστοιχίες του υπερώου και τα επ’ αυτών διαφράγματα με τα πάλαι ποτέ ευρύτατα φωτιστικά ανοίγματα (μεταξέλιξη παρόμοιων της εποχής του Διοκλητιανού), ενώ ταυτοχρόνως αποτελούν μέσον οριοθέτησης των πλευρικών χώρων, αλλά και συνέχειας αυτών προς τον κεντρικό χώρο μέσω των μετακιονίων. Παρόμοια ισχύουν και για τα ζεύγη (ή στο υπερώον εξάδες) κιόνων με εκατέρωθεν παραστάδες, στα μικρά ημικύκλια, τα φέροντα τους γωνιαίους μικρούς τεταρτοσφαιρικούς θόλους.
Άλλοι κίονες και πεσσοί, πίσω από αυτές τις κιονοστοιχίες, αναγκαία ενδιάμεσα στηρίγματα του υπερώου και των υπεράνω αυτού θόλων, ενεργούν ως στοιχεία οπτικού ορισμού μιας απώτερης ζώνης χώρου, η οποία περικλείεται από τους εξωτερικούς τοίχους με τα αρχικώς γιγάντια πολυμερή φωτιστικά ανοίγματα –ελαττωμένα πλέον κατά πολύ εξ αιτίας αντιστηρικτικών και άλλων προσκτισμάτων. Η ίδια ακριβώς διάταξη περιμετρικών θολοσκέπαστων χώρων, στύλων, κιονοστοιχιών και απέραντων περιμετρικών τοίχων με γιγάντια φωτιστικά ανοίγματα εμφανίζεται και στο αχανές υπερώον, 14 μ. υπεράνω του ισογείου, το οποίο και μόνο, με ανάπτυγμα εκατοντάδων μέτρων, υπερβαίνει κατά πολύ την ολότητα άλλων μεγάλων κτηρίων αυτού του είδους. Χάρις στην διάταξη χώρων και φερόντων στοιχείων, το σύνολο είναι αντιληπτό από κάθε σημείο του ισογείου ή του υπερώου κατά τρόπον πανοραμικό, έως γωνίας 360 μοιρών: σε κάθε κατεύθυνση το βλέμμα διαπερνά αβίαστα τα διαδοχικά μέρη του χώρου, τα οποία με τον κυμαινόμενο λόγω είδους και θέσεως φωτισμό, και με το κυμαινόμενο λόγω αποστάσεως ατμοσφαιρικό θάμβος, τονιζόμενο από ακτίνες φωτός κατερχόμενες από τα δυσθεώρητα ύψη και από τις ανταύγειες των επιφανειών, ειδικότερα δε τις έγχρωμες ανακλάσεις των μαρμάρων, εμφανίζονται ως έξοχο σύνολο ασύλληπτης οπτικής απεραντοσύνης και ως τοπικές ενότητες σπάνιας αρχιτεκτονικής ισορροπίας.
Αλλά, ως συνήθως σε τέτοιους χώρους, μάλιστα σε αυτόν ακόμη περισσότερο, η εμπειρία αθροίζεται μέσω της παραγόμενης από την κίνηση συνεχούς μεταβολής των εικόνων κατά τους νόμους της γεωμετρικής προοπτικής, μετρούμενη σε βήματα και σε αναρίθμητες χρονικές στιγμές διαδοχικών οπτικών ερεθισμάτων, στα οποία προστίθενται και εκείνα των λοιπών αισθήσεων, όπως οι αντηχήσεις, η ιδιαίτερη κατά θέσεις οσμή της ατμόσφαιρας, η ψυχρότης ή η θάλπη του αέρα στα εναλλασσόμενα σκιερά και ηλιόλουστα μέρη του χώρου, η μέσω του πέλματος απτική αίσθηση των ανωμαλιών του δαπέδου, των δηλωτικών χρόνιας χρήσης, αλλά και μηχανικών αλληλεπιδράσεων εδάφους και κτηρίου.
Όλα αυτά, τα διά των αισθήσεων συλλεγόμενα, σπάνια ως προς την ποσότητα, πυκνότητα και ποιότητα, προκαλούντα μεταξύ άλλων και μεγάλη επιμήκυνση της υποκειμενικής διάρκειας τού χρόνου, καθίστανται έναυσμα έντονης διανοητικής εργασίας, άλλα αμέσως, άλλα με κάποια χρονική υστέρηση, αναπόφευκτη λόγω του πλήθους των ή της συγκινησιακής κατάστασης του επισκέπτη και άλλα εν καιρώ. Δέος, αισθητική απόλαυση σε πολύ μεγάλες δόσεις, απορία και θαυμασμός, δίψα για τεχνικές εξηγήσεις, σκέψεις και θεωρίες, αναπόληση και πόθος επιστροφής, έντονη διάθεση για συζήτηση και ανταλλαγή εντυπώσεων, αναθεώρηση των συστημάτων βαθμολόγησης, τάσεις ταπεινοφροσύνης, αλλά και ανατροφοδότηση της πίστης στις ανθρώπινες δυνάμεις και πολλά άλλα είναι εκείνα που κατά διαφόρους συνδυασμούς διακατέχουν τη σκέψη και την ψυχή του επισκέπτη.