Приблизно до кінця XII – початку XIII століття фасади собору не були оштукатурені і зовнішнє мурування стін лишалося відкритим.

Древнім формам собору відповідає його внутрішній простір, що зберігся у своєму первісному вигляді.

Центром композиції внутрішнього об’єму є залитий світлом і прикрашений золотими й багатоколірними мозаїками простір під центральним куполом. До нього примикають короткі відгалуження просторового хреста, які з півдня, заходу та півночі замикаються потрійними двоярусними аркадами, а зі сходу – багато оздобленою мозаїками центральною апсидою з невисокою мармуровою передолтарнею огорожею.

Навколо центральної частини храму, на першому поверсі, групуються перекриті півциркульними та купольними склепіннями квадратні у плані приміщення, що утворилися рядами хрещатих стовпів пілонів.

На другому поверсі над боковими нефами та західною частиною храму розташовані залиті світлом куполів хори, куди потрапляли по сходах башт, розташованих у південно-західному та північно-західному кутках храму. На хорах із північного та південного боків особливо виділяється два приміщення палатного типу, що являють собою парадні зали, відкриті аркадами в середину храму. Тут під час культових церемоній могли перебувати лише князь в оточені найблищого кола придворних та члени їх сімей.

Проти південного фасаду, на південь від Софійського собору знаходиться прихована за деревами трапезна.

Збудована трапезна в 1772 – 1750 роках за наказом Петра I на місці дерев’яної церкви.

Спершу це була двоповерхова барочних форм споруда, витягнута по осі захід-схід, із довжиною сторін близько 32, шириною 12 і висотою 21,5 метра.

На першому поверсі її розміщувалась сама трапезна, на другому – склад для продуктів та монастирського начиння. Під спорудою були підвальні приміщення монастирських складів із підземними ходами. Ці ходи вели до печер, що знаходились під усією територією монастиря. Як свідчать документи у XVII – XVIII століттях підземелля служили сховищем від ворожих набігів, а також там зберігали монастирську та міську казни. На південь від трапезної знаходилась кухня. Для цієї споруди характерне органічне поєднання витягнутого корпусу (їдальні) із вертикальним об’ємом домової церкви. Їх виразні композиції побудовані на сполучені горизонтальних та вертикальних членувань. Обидві частини корпусу орієнтовані по осі схід-захід. Це визначило не тільки схему будови, а й її місце знаходження в загальному ансамблі.

За проектом А.Меленського в 1822 році міжповерхові перекриття були розібрані і трапезна перероблена в церкву з пічним опаленням.

У 1872 за проектом архітектора М.Іконикова до споруди з півночі та півдня були прибудовані два довгі одноповерхові приміщення з односкатними дахами. Це перетворило його в тринефну споруду типу базиліки.

Східний фасад споруди розчленований трьома гранчастими апсидами, прикрашеними трьома хрестоподібними вікнами. Над ними височить барабан із куполом, грушивидної форми, та хрестом. Він оздоблений ліпним карнизом, пілястрами; на півциркульні вікна на його гранях обрамлені гірляндами ліпного рослинного орнаменту. Видовженої форми вікна бокових нефів обрамлені тонкими напівколонами та трикутними фронтончиками. Вікна другого поверху прикрашають рельєфні наличники.

Дах будівлі двосхилий з характерним барочним “заломом”. Над західним фасадом височить складного абрису фронтон із валютами, прикрашений вазами й позолоченими рапірами.

В 70-ти митрах від Софійського собору розташований будинок колишньої Софійської бурси – одна з не багатьох кам’яних споруд цивільної архітектури XVIII століття, що збереглися до наших днів.

Споруджена бурса в 1763 – 1767 роках Юрасовим та Поповим. Спочатку в цій двоповерховій кам’яній споруді розміщувалися келії Софійського монастиря, а потім вона була передана Софійській бурсі. В плані будинок має форму витягнутого із західну на схід прямокутника з довжиною сторін 107,75 метрів. Головний південний фасад розділяють два ризаліти (виступи) на три частини: більшу – посередині і дві менші, рівновеликі – по краях. Ці виступи утворюють перед будинком парадний вхід.

Внутрішні приміщення, розміщені за принципом грандіозної анфілади. Зовні їм відповідає ритм вікон. Фасади, розчленовані набігаючими розкріпованеми пілястрами, поставлені на високі постаменти. Розстановка пілястр відповідає внутрішньому плані корпусу. Пілястри, увінчані стилізованими іонічними капітелями, шийки яких прикрашені ліпним орнаментом у вигляді зірок і пальмових гілок.

У проміжках між пілястрами згруповані, у хороших пропорціях, віконні прорізи з лучковиними перемичками. Обробка вікон не однакова. Вікна першого поверху обрамовані наличниками простого малюнку, а вікна другого поверху прикрашені не лише наличниками складнішого малюнку, а й хвилястими розкріпованеми сандриками.

Стіни бурси зведені із цегли, в середині і зовні оштукатурені й побілені. Зовні їх завершено складним багатоуступчатим карнизом. Високий дах із заломом, характерний для української архітектури XVIII століття, ілюзорно ніби підвищує споруду на один поверх і тим самим скриває його приземкуватість.

До 1786 року в цьому будинку жили монахи Софійського монастиря, а після його скасування була заснована Софійська духовна школа. В 30-их роках XIX століття до ризалітів на південному фасаді корпусу прибудовані одноповерхові, із доричними колонами, цегляні тамбури.

Цінним пам’ятником є митрополичий будинок, розташований на віддалі 40 метрів на захід від головного входу в Софійський собор.

Спорудження митрополичого будинку розпочате в 1722 році, тривало понад три десятиліття. Автор проекту невідомий.

Спочатку це був одноповерховий кам’яний будинок. Надалі майже кожен із митрополитів переобладнував приміщення і прибудовував нові приміщення до будинку.

У 1731 – 1743 роках за проектом архітектора С. Антонова на одноповерховий будинок надбудували другий поверх із домовою церквою і влаштований високий дах. У