Кожний колір має багато відтінків: синій-21, зелений-34, червоно-рожевий-19, золотий-25 та ін. Це свідчить про високий розвиток у Стародавній Русі скловарної справи і техніки виготовлення смальти. Всього палітра мозаїк собору налічує 177 відтінків кольорів. Наразі сучасні майстри, використовуючи методи 11 сторіччя, не в змозі виготовити таку різноманітність кольорів мозаїки.
Смальта виготовлена зі скла, забарвленого в різні кольори додаванням солей і окислів металів. Зображення виконані безпосередньо на стіні шляхом вдавлювання у вогку штукатурку кубиків смальти, розміри яких у середньому близько 1 куб. см. У наборі облич часто зустрічаються дрібніші кубики — близько 0,25 куб. см. Ґрунт під мозаїками тришаровий, загальна товщина його 4 — 6 см. Крім смальти, використано кубики з природного каміння.
У зеніті центральної бані зображений Христос Пантократор (Вседержитель), який царює над усім простором.
Навколо Христа-Вседержителя — чотири архангели, з яких лише один — мозаїчний, а інших в кінці XIX ст. домалював олією М. О. Врубель.
У простінках між вікнами барабана зображені дванадцять апостолів, з них мозаїчною збереглася лише верхня частина постаті Павла.
З чотирьох зображень євангелістів на парусах, що підтримують баню, цілком залишилась постать Марка на південно-західному парусі.
На північній і південній підпружних арках розташовано п'ятнадцять мозаїчних медальйонів із зображенням мучеників. На стовпах передвівтарної арки — мозаїчна сцена "Благовіщення"
2. Фрески
Частина фресок, що збереглися в Софійському соборі, датується ХІ століттям — вони були виконані під час будівництва собору. В XIX столітті, під час реконструкції собору, на стіни були нанесені нові малюнки, виконані олійними фарбами, які, як правило, повторювали контури старих зображень. В ХХ столітті, під час чергової реставрації вченими було виявлено, що велика частина фресок ХІ століття збереглася під шаром тиньку та олійних фарб, і, де це було можливо, старі фрески були відкриті.
Колірна гама древніх фресок створювалася на поєднанні темно-червоних, жовтих, оливкових, білих тонів та блакитного тла. Для розпису Софії характерна чіткість композиції, виразність образів, барвистість, органічний зв'язок з архітектурою. Весь ансамбль стінопису Софії Київської за своїм змістом був підпорядкований єдиному задуму — християнського віровчення й утвердженню феодальної влади. Разом з тим розпис головного храму держави повинен був показати велич Київської Русі, її міжнародне визнання, роль київського князівського дому в політичному житті Європи. Тому в Софії значне місце відведено світським композиціям. На трьох стінах центрального нефу, напроти головного вівтаря, було написано сімейний портрет засновника собору князя Ярослава Мудрого. У центрі величезної композиції містилося зображення Христа з постатями княгині Ольги та князя Володимира. З обох боків до цієї групи підходили Ярослав, його дружина княгиня Ірина, їхні сини й дочки. Очолював процесію Ярослав, який тримав у руках модель собору.
Тут Ярослав — будівничий міста і засновник митрополичого храму — виступав як продовжувач справ своєї прабабки Ольги та батька Володимира, які багато зробили для об'єднання слов'янських племен, зміцнення Київської Русі та установлення рівноправних відносин з Візантією та іншими країнами. Члени сім'ї Ярослава також відігравали значну роль у політичному житті Європи: дружина князя була дочкою шведського короля, два його сини були одружені з візантійськими принцесами, дочки були королевами Франції, Норвегії, Угорщини. За словами письменника того часу Іларіона, Русь була "ведома й сльішима єсть всеми четьірьми конци земли".
На жаль, до нашого часу від цієї фрескової композиції уціліли лише постаті дітей Ярослава на південній і частково на північній стінах. Про решту зображень розповідає малюнок голландського художника А. ван Вестерфельда, який бачив фреску в середині XVII століття.
Та ж сама смислова лінія продовжується у розпису двох сходових веж собору. В наш час вчені довели (доктор історичних наук С. О. Висоцький), що фрески веж оповідають про важливу політичну і культурну подію в житті Київської Русі середини Х сторіччя — про приїзд до столиці Візантії київської княгині Ольги і про шану, яку виявив їй імператор Костянтин Багрянородний. У північній та південній вежах живописна оповідь починається знизу і відповідно продовжується в міру сходження вгору.
"Зішестя Святого Духа" XIX ст., олія, Кирилівська церква. Фрески північної вежі розповідають про урочистий в'їзд Ольги до Константинополя. Від цієї композиції вціліли лише фрагменти окремих сцен, де зображено імператрицю з почтом та імператора Романа (сина Костянтина Багрянородного) на білому коні. На верхньому майданчику сходів збереглася велика композиція "Княгиня Ольга на прийомі у Костянтина Багрянородного". Ліворуч — імператор, який сидить у палаці на троні, та два охоронці, озброєні списами і щитами. Праворуч, у центрі, зображено княгиню Ольгу. На її голові — корона, зпід якої на плечі спадає білий прозорий плат. Поруч з Ольгою — жінки з її почту.
Головною композицією південної вежі є фреска "Іподром", що розповідає про другий прийом княгині імператором — на константинопольському іподромі, де вона була свідком кінних змагань.
У верхній частині вежі добре збереглося зображення палацу іподрому — великої триповерхової споруди з відкритими галереями, де розташувалися глядачі. Праворуч в імператорській ложі сидить імператор Костянтин Багрянородний. Художник переконливо передав його портретні риси — виразні очі, великий ніс з горбочком, бороду. Поруч — княгиня Ольга у світлих шатах, зі складеними на грудях руками. З виставами на іподромі, очевидно, пов'язані фрескові композиції "Акробати" і "Скоморохи", де музиканти грають на струнних, ударних і духових інструментах (серед них — пневматичний орган).
Звертає на себе увагу розпис, що зберігся в колишній хрещальні собору, зокрема фрескова композиція XI століття "Сорок севастійських мучеників". Хрещальнею приміщення стало на рубежі XI—XII сторіч, коли в арку галереї було вбудовано апсиду. Фрески апсиди — "Хрещення" і постаті святителів — відбивають стилістичні особливості монументального мистецтва того часу.
Фрески збереглися в усіх древніх приміщеннях собору, в першу чергу на стінах центрального підбанного простору (євангельські сцени).
У бокових вівтарях — жертовнику і дияконнику — збереглися цикли фрескових композицій, що розповідають про діву Марію (вівтар Іоакима та Анни) і про діяння апостола Петра (вівтар Петра і Павла).
Розпис південного вівтаря (Михайлівського) присвячений архангелу Михаїлу, який вважався на Русі покровителем Києва і князівської дружини. Фрески крайнього, північного вівтаря оповідають про святого Георгія — духовного патрона князя Ярослава Мудрого. Великий інтерес викликає цикл фрескового розпису, що зберігся на хорах. Це сюжети "Зустріч Авраамом трьох подорожніх", "Гостинність Авраама", "Жертвоприношення Ісаака", "Три отроки в пещі огненній", "Тайна вечеря", "Чудо в Кані Галілейській" тощо.
Значне місце в розписах собору займають орнаменти: вони обрамовують віконні та дверні прорізи, підкреслюють лінії арок і склепінь, збігають по пілонах і стовпах, панеллю проходять понад підлогою.
На стінах обох веж добре видно орнаменти, символічні малюнки та численні мисливські сцени: "Полювання на ведмедя", "Боротьба ряджених", "Полювання на вепра" тощо. Ці фрески розповідають про побут феодального двора, про мисливський промисел, про тваринний і рослинний світ Київської Русі.
Фрески веж — унікальна пам'ятка середньовічного монументального мистецтва і важливе історичне джерело, що свідчить про культурні зв'язки Київської Русі та Візантії.
3. Графіті
На стінах Софійського Собору до цього часу залишилися написи та малюнки, залишені священиками та відвідувачами собору.
Ці написи та малюнки мають загальноприйняту назву — графіті. Кількість графіті та малюнків (збереглися понад 300) свідчать про високий рівень писемності в Київській Русі.
Найперше – це цінні знахідки давньоруської письменності, оскільки найдавніші з них виконані не кирилицею, а глаголицею.
Автограф Володимира Мономаха
І, незважаючи на широке розповсюдження кирилиці, створеної Кирилом та Мефодієм та використовуваної для церковних текстів, знайдені численні написи глаголицею, свідчать про те, що загал ще довгий час не сприймав штучно вигадану писемність.
--93.74.62.2 18:43, 12 листопада 2009 (UTC) Графіті містять цінні відомості про різні сторони життя Київської Русі — зокрема збереглися записи про смерть Ярослава, автограф Володимира Мономаха, запис про мирний договір, укладений наприкінці XI ст. між князями Святополком Ізяславичем, Володимиром Мономахом та Олегом Святославичем на р. Желані (зараз — Жуляни), купівлю княгинею, дружиною Всеволода Ольговича, Боянової землі (середина ХІІ ст.).
Також відоме графіті дружини князя Ізяслава Ярославовича Гертруди-Олісави: "Господи помози рабі своєй Олісаві Святополчі матері, руський княгині."
4. Іконостас
В ХІ ст. під час будівництва Собору вівтар був відокремлений загального приміщення лише невисокою передвівтарною огорожею, виготовленою з мармуру.
Перший іконостас був виготовлений та встановлений під час перебудови Собору Митрополитом Петром Могилою у 1637-38рр.
Під час великої перебудови XVIII зміни в бік бароко торкнулися і інтер'єру Собору. Виконаний у цьому стилі дерев'яний позолочений іконостас був виготовлений в 1747 році українськими майстрами і є чудовим взірцем різьблення по дереву та станкового живопису. Іконостас мав 3 яруси, з яких до цього часу зберігся тільки нижній, оскільки в 1935-37рр. більшовики зруйнували та спалили вісім барокових іконостасів бічних вівтарів та верзні яруси головного вівтаря.