查士丁尼的建设是用人民的血汗和财富凝聚而成，宏伟的巨大结构似乎是在宣告帝国的繁荣，而且也能表现建筑师的技术。这门学问的理论和实用主要的依据是数理科学和机械力学，在几代皇帝的支持赞助之下获得快速的发展。阿基米德的名声遭到普罗科鲁斯和安特弥乌斯的挑战，颇有见识的旁观者记述他们的工程奇迹，可以扩大哲学家的思维范围，不仅是引起怀疑而已。有一个众所周知的传说：阿基米德用聚光镜在叙拉古的港口，将罗马的舰队烧成灰烬。有人很肯定地表示，普罗科卢斯用同样的办法，在君士坦丁堡的海港摧毁了哥特人的船只，对付维塔利安极为大胆的冒险行为，保护他的庇主阿纳斯塔修斯不受侵犯。有一组机械装置固定在城墙上面，由一面磨得很亮的六角形铜镜，加上四周许多面可以移动的较小多边形铜镜组合而成，可以用来接收正午的阳光，经过聚集再将引起燃烧的炽热光线投射到200英尺外的距离。
信誉最佳的历史学家对于两个极为特殊的事件不置一辞，可见无法尽信，聚光镜也从未使用于攻击或防御任何地点。然而一位法国哲学家曾进行了令人惊奇的实验，展现运用镜子的可行性。假设如此，这种技术也应该归功于古代最伟大的数学家，而非出于一个僧侣或诡辩家的胡思乱想。要是根据另外一种说法，普罗科卢斯应该是使用硫磺摧毁了哥特的船队。在现代人的印象里面，提到硫磺的名字就会产生联想，怀疑传说提及的物质就是火药，事实上是他的门生安特弥乌斯在暗中搞鬼，故意把难以置信的怀疑传播了出去。
亚细亚的特拉勒有一位市民，生下五个极其出色的儿子，每人都在本行表现出卓越的才能并且获得了闻名于世的成就。奥林庇乌斯在罗马法的理论和应用方面极为精到；狄奥斯科鲁斯和亚历山大成为了学识渊博的医生，前者用自己的医术造福市民同胞，积极进取的兄弟则在罗马名利双收；梅特罗多鲁斯是文法学家，安特弥乌斯是数学家和建筑师。查士丁尼听到最后两位的名声，就邀请他们前去君士坦丁堡：一位在学校教导前途光明的子弟有关辩论和演说的技巧，另一位在首都和行省运用独到的技术建造更为长久的纪念物。安特弥乌斯和他米勒西亚人的同事伊希多尔都有这方面的才华，因此受到了君王的赏识和雇用，但不知这位君王对建筑的鉴赏，已经达到劳民伤财的地步。受宠的建筑师向查士丁尼提出他们的设计和困难，承认他们即使全力以赴辛勤工作，还是很容易被皇帝自发的智慧或神赐的灵感所超越，尽管皇帝永远关心人民的利益、统治的光荣和灵魂的得救。
由君士坦丁堡的创建人奉献给圣索菲亚，或以永恒的圣智为名的大教堂，曾经两次毁于大火，一次是在约翰啯克利索斯托被放逐以后，另外就是在蓝党和绿党的“尼卡”起义期间。等到城市的动乱刚刚平息，基督徒的群众就开始悔恨起亵渎神圣的鲁莽行为。但如果他们能够预见新教堂带来的光荣，就会庆幸所有可怕灾难的发生；事件结束不过40天的工夫，虔诚的查士丁尼就开始全力着手兴建。残留的遗址全部被清除干净，更加宏伟的计划已经制订，这需要得到某些土地所有者的同意，他们获得了非常优厚的报酬，因为君王不仅急于到手，而且还感到良心不安。安特弥乌斯落实整个规划的细节，他以无比的才干指挥一万个工匠，用足色的银两支付他们的工资，从未延误到当天夜晚上灯的时刻。皇帝自己穿着亚麻短上衣，每天都去查看进度如何，运用他的关切、热心和奖赏，鼓励大家更加卖力工作。新建的圣索菲亚主座教堂由教长出面奉献，从奠基之日起共花了5年11个月零10天的时间。庄严的典礼仪式当中，查士丁尼用虔诚的自豪语气高呼：“荣耀归于上帝，只有他相信我能够完成如此伟大的工作，啊!所罗门!我已经胜过你了!”
还不到20年，罗马的所罗门王最感骄傲的建筑就被一场地震摧毁，圆顶的东半部倒塌。毅力惊人的君王重新修复了它，仍能保持原来的华丽和光辉。查士丁尼在统治的第36年举行了神圣教堂第二次奉献大典；现在又过了12个世纪，这仍旧是他留名千古的宏伟纪念物。圣索菲亚教堂已经改建为主要的清真寺(穆罕默德二世下令拆除所有的图像和装饰，后来在寺外的四个角建立细长和高耸的宣礼塔，使得整个建筑物更为调和，减轻了大教堂的沉重感)，原来的建筑形式为土耳其苏丹极力模仿，古老庄严的圆顶继续激起希腊人的真心赞美，给欧洲的旅人带来合乎理性的惊奇。参观者只看到半圆顶和搭棚式的屋面不由得感到失望，西边正面是主要的入口既不简洁也不够壮观，整体规模不如几所拉丁主座教堂。建筑师首次建造了一个飘浮(空中楼阁式)的顶楼，大胆的设计和巧妙的施工让人赞赏不已。圣索菲亚教堂的穹顶弧度非常小，顶深只有直径的六分之一，围绕的24扇窗户作为照明之用(现在看到的穹顶，原始的结构已经改变，是用40个肋架圈加蹼板组成，所以开了40个窗子而不是原来的24个)。穹顶的直径是115英尺，最高的中心位置悬挂了新月替代十字架，从顶点到地面的垂直高度是180英尺。圆顶拼合的环状体非常轻巧，坐落在四个坚固的拱门上面，拱门再由四个厚重的扶壁支撑，北面和南面再用四根埃及花岗岩石柱加强。
整体建筑物的形状像嵌在方盒里的希腊十字架，确切的宽度是243英尺，最大长度是269英尺。教堂的纵深是从东边的圣所到9间正面的西门，打开通往中庭再到礼拜堂的前廊和室外柱廊，后者是教堂地位最卑下的忏悔室。教堂的中殿或称大堂坐满虔诚的信徒，只是男女的位置要分开，上方或下层的楼座比较隐秘专供妇女使用。北面和南面扶壁之外最靠近地面的高处，安置皇帝和教长的宝座，中间有一道栏杆从唱诗班的位置把中殿分为两半。从这里开始到圣坛阶梯的整片区域，是教士和领唱人做礼拜的地方。基督徒耳熟能详的圣坛，坐落在东边最奥秘的所在，特别建造成半圆柱的形状。神圣的地点有几道门通往圣器室、法衣室、洗礼室以及相邻的建筑物，都能表现出礼拜仪式的排场，或者专供高级教士使用。
查士丁尼还记得过去的灾难，特别做出了明智的决定，除了用作大厅和小室的房门，新建筑物不准使用任何木料。每个部分对材料的选用，要以坚固、轻巧和华丽为基本原则。支撑圆顶的实心扶壁，是用砂岩凿削成三角形和正方形的砖块砌成，外面用铁箍紧紧加固，中间的细缝灌入铅液和石灰，使得砖块紧密黏合在一起。顶楼的重量因采用质轻的建材得以大幅减轻，像是能够浮在水面的轻石，以及来自罗得岛的砖块，重量只有普通砖的五分之一。建筑物的整体结构全用普通的泥砖砌成，在外部再加上一层大理石。圣索菲亚教堂的内部，像是顶楼、两个较大和六个较小的半圆顶、墙壁、上百根圆柱以及地面，全部装饰着富丽堂皇和形形色色的图案和绘画，就是蛮族看到也会心旷神怡，赞叹不已。
有一位诗人曾经见过圣索菲亚教堂早期金碧辉煌的景象，列举出10或12种大理石、碧玉石和斑岩的色彩、光泽和纹理，教堂的色彩表现出大自然的千变万化，仿佛由一位技艺高超的画家调制而成。基督的胜利用掠夺自异教的最后宝藏加以装饰，贵重石材的主要部分来自小亚细亚、希腊的岛群和陆地、埃及、阿非利加和高卢各地的采石场。罗马一位虔诚的贵妇捐赠了8根斑岩石柱，原来是奥勒良奉献给太阳神庙的；以弗所讨好皇帝的行政官员，呈送了另外8根绿色大理石柱，全部都以体积硕大和色彩华丽广受赞誉。那些造型怪异的柱头，无论任何式样的建筑都难以全部采纳，令人见到更是啧啧称奇。各式各样的装饰和图画用马赛克表现出逼真的形状，还有基督、圣母、圣徒和天使的绘像，使得希腊人的信仰暴露在危险之中，全部受到土耳其狂热分子的毁伤和涂抹。
根据被赋予的神圣性质，教堂有的位置用金银打成很薄的叶片包在外层，有的用贵重金属铸成实体。唱诗班的栏杆、各种支柱的柱头、门窗和楼座的装饰，全部镀铜加上光彩夺目的顶楼使访客眼花缭乱。圣所的装修用去四万磅白银，祭坛的圣瓶和坛面用纯金制成，上面镶嵌价值连城的宝石。教堂的建筑在进度还不到2肘尺的高度时，就已经花掉4.52万磅白银，全部费用高达32万磅。一座规模宏伟的圣殿是民族文化和宗教信仰备受颂扬的里程碑，站在圣索菲亚教堂圆顶下面的狂热信徒，难免会有这种永生难忘的体会，圣洁之地是神的“住所”，甚至是神所建造。不过要是拿在圣殿表面爬行的渺小虫豸来加以比较，巧夺天工的建筑是多么平庸!这种精益求精的工作是多么无聊!