Великолепный интерьер Софийского собора во многом сохранился. Это мозаики и фрески. Кусочки смальты (цветного непрозрачного стекла), из которой выполнены мозаики, имеют разный наклон и поэтому искрятся на свету, создавая впечатление «мерцающей живописи».

Христос, архангелы, апостолы символизируют Церковь небесную. Образ Богоматери-заступницы символ Церкви земной. Фигура Богоматери помещена в центральной апсиде на золотом фоне. Высота ее достигает пяти метров. Она изображена с вознесенными в молении к Спасителю руками. Такое изображение Богоматери называется Оранта (от лат. молящийся). Огромная; внутренняя сила образа заступницы привела к тому, что в годы испытаний в народе ее стали называть Нерушимой Стеной.

Софийский собор знаменит своими фресками не только на религиозные сюжеты, но и на светские темы: сохранились изображения скоморохов, сцены княжеской охоты.