Мальовничість древнього інтер’єра Софії посилювала барвиста мозаїчна підлога, фрагменти якої експонуються в трансепті. Підлога собору не раз ремонтувалася: в головному вівтарі збереглася керамічна підлога кінця 17 ст. з круглих і лекальних плиток, вкритих різноколірною поливою. Чавунну підлогу зроблено в 19 ст . Під час розкопок підлогу 19 ст., що піднялася майже на метр у результаті пізніших нашарувань, було опущено на рівень 11 століття.

В 11 ст. вівтар був відокремлений від іншої частини собору невисокою мармуровою передвівтарною огорожею. Існуючий дерев’яний різьблений позолочений іконостас, виконаний у 1747р.,-чудовий взірець різьблення по дереву і станкового живопису українських майстрів 18 ст.

На стінах Софійського собору в різних місцях збереглися середньовічні написи - графіті. Це цінні пам’ятки древньоруської писемності, важливі історичні документи, з яких ми черпаємо цікаві відомості про різні сторони життя Стародавньої Русі. Найцікавіші з них ті, що розповідають про політичні події минулого, згадують імена історичних осіб, відомих з літописів . З-поміж останніх - князь Ярослав Мудрий, його сини Всеволод і Святослав, онуки Святополк і Володимир Мономах, єпископ Лука Білгородський, воєвода Ставр Городятинич та інші. Поряд з написами серед графіті багато всіляких малюнків.

Софійські графіті значною мірою відбивають мову стародавніх киян, а також вказують на високий рівень писемності серед населення Русі тих часів.

Найдавніші написи належать до 30-40-х років 11 ст. і безпосередньо свідчать про час виконання настінних розписів храму.

САРКОФАГ ЯРОСЛАВА МУДРОГО

У східній частині внутрішньої і зовнішньої північних галерей собору в давнину була великокняжа усипальниця. Тут поховані Ярослав Мудрий, Всеволод Ярославич, Ростислав Всеволодович, Володимир Мономах та ін. До наших днів зберігся лише саркофаг Ярослава Мудрого, який експонується у вівтарній частині колишньої північної внутрішньої галереї.

Він складається з прямокутної скрині і двосхилої кришки з виступами (акротеріями) по кутках. Скриня і кришка саркофага прикрашені різьбленими зображеннями виноградної лози, пальми, кипариса, риб, птахів, хрестів та інших давньохристиянських символів.

Вага гробниці - 6 тонн. Саркофаг зроблено з проконеського мармуру і, очевидно, привезено з Візантії.

У 1936-1939 роках, під час розкриття і дослідження саркофага, вчені виявили в ньому чоловічий і жіночий скелети, кістки яких були перемішані. Цей факт, а також цілковита відсутність якихось предметів і одягу свідчать про пограбування гробниці (можливо, у 1240 р.). Зіставлення висновків анатоморентгенологічного дослідження кісток з даними літопису довело, що чоловічий скелет-це скелет Ярослава Мудрого. Підтвердилась наявність природженої кульгавості князя, а також поранення в коліно і в голову. Жіночий скелет-це скелет дружини Ярослава Ірини.

За черепом Ярослава Мудрого відомий радянський скульптор-антрополог М.М.Герасимов відтворив скульптурний портрет князя, який експонується в північній зовнішній галереї собору.

Саркофаг Ярослава Мудрого становить велику науково-історичну і художню цінність.

ПІВНІЧНА ЗОВНІШНЯ ГАЛЕРЕЯ

Приміщення колишньої північної зовнішньої галереї дає змогу простежити історію спорудження собору. Зондажі кладки на стінах розповідають про початкові архітектурні форми галереї та пізніші її перебудови. В західній частині приміщення відкрито кладку восьмигранного стовпа галереї, залишки аркбутана. Тут же видно кладку перебудов 17-18 ст., а також дверний проріз 18 ст. Кладка відкритих зондажів, а також експоновані будівельні матеріали розповідають про тогочасну будівельну техніку.

Стіни Софійського собору змуровано з каменю(граніту, червоного кварциту) і цегли-плінфи розміром 27х31х3,5 см, покладених на рожевому цем’янковому розчині. Ця техніка «мішаного способу» характерна для давньоруського зодчества 10-11 століть.

Ряди каменів, залиті розчином, вирівнювалися кількома горизонтальними рядами плінфи. Шар розчину між плінфами дорівнював довжині цеглини. При цьому плінфа через ряд заглиблювалась у товщу стіни і затиралась цем’янковим розчином. У результаті на фасаді утворювалась смугаста складка, де тонкі ряди цегли чергувалися з широким шаром розчину.

Стрічкові фундаменти собору змуровані з бутового каменю на вапняно-цем’янковому розчині (в окремих місцях без розчину - насухо). Глибина фундаментів-0,8-1,4 м.

Куполи складені з концентричних кіл плінфи з напуском кожного наступного ряду на попередній. І тільки для кладки верхньої частини купола застосовувалась влаштована знизу опалубка. Зовні куполи були вкриті спеціальною плінфою, вигнутою відповідно до їхньої сферичної поверхні.

У кладці склепінь собору для їх полегшення широко застосовані порожні глиняні глеки - «голосники». В парусах головного купола голосники вмуровані відкритими горловинами всередину приміщення для поліпшення акустики споруди.

Зовні кладка собору кілька десятиліть залишалась відкритою. Широкі світло-рожеві смуги розчину в поєднанні з оранжево-рожевою плінфою і темними плямами каменів створювали багату фактуру і посилювали мальовничість фасадів храму.

У північній зовнішній галереї збереглися окремі фрагменти фресок 11 ст. В 19 ст. вони не були покриті олією, а тільки забілені, в результаті чого зберегли соковитість і своєрідний фресковий колорит.

У галереї містяться поховання церковних діячів 18-19 ст., зокрема митрополита Євгенія Болховітінова, відомого історика свого часу й автора першої монографії про Софію Київську (1825 р.).

Великий інтерес становить східна частина колишньої галереї, де в 11 ст. було приміщення княжої усипальниці. Тут експонуються виявлені під час розкопок залишки древньої керамічної підлоги, а також фрагменти фрескового розпису.

Над передвівтарною аркою збереглися залишки ліпного декоративного фронтону початку17 ст., який прикрашав вхід в усипальницю до перебудови галереї в боковий вівтар. Неабияку цінність також представляє значно пізніший настінний живопис цього приміщення. Дві фігури «Вогняних серафимів» на передвітарній арці - це рідкісні зразки клейового розпису собору кінця 17 ст., виконані після перебудови галереї та усипальниці в закритий боковий вівтар.

Інші розписи приміщення виконані олійною фарбою в 20-30 р. 18 ст.