Der Hauptraum der Hagia Sophia wird durch die rund 56 Meter hohe Kuppel beherrscht. Die Grundfläche beträgt 7.570 m², was etwa einem Fußballfeld entspricht. Hinzu kommen im Westen und Osten kleinere Halbkuppeln und weitere muschelförmige Kuppeln. In den Zwicken sind sechsflügelige Engel dargestellt. Die Apsis hat Mosaiken aus dem 9. Jahrhundert: eine thronende Muttergottes mit Kind, rechts davon den Erzengel Gabriel, links Michael. Die Hauptkuppel, die Halbkuppeln, die Gewölbe des Narthex, die Seitenschiffe und die Emporen – eine Fläche von über 10.000 m² – waren ursprünglich mit goldgrundierten Mosaiken bedeckt. Im Süden steht der Mihrab, im Mittelschiff rechts vor der Apsis der Minbar, links die Sultansloge aus dem 18. Jahrhundert.
