Com 56 metros de altura e mais de 31 metros de diâmetro, a Santa Sofia atualmente já não é mais a mesma de Antêmio. Por ter errado em alguns cálculos, a igreja já recebeu muitas modificações e reparos.

Para que a estrutura não rachasse, ele colocou esses pendentes, que ajudam a criar uma base circular para a cúpula sob sua base quadrada. Eles têm essa forma de triângulo esférico. Cada cúpula suporta o domo, todas elas são usadas para que a estrutura de arcos não abra.

Entre as 40 nervuras no domo, podemos ver 40 aberturas (janelas) entre elas.

A igreja, em maior parte, é feita de pedra, tijolo e argamassa. Os pilares são de granito, para suportar o peso do domo. A igreja foi feita para ser à prova de fogo.