В плане собор представляет собой крест 70х50 м. Это трехнефная базилика с четырехугольным средокрестием, увенчанным куполом. Гигантская купольная система собора стала шедевром архитектурной мысли своего времени. Внутренняя отделка храма продолжалась на протяжении нескольких столетий и отличалась особой роскошью (мозаики на золотом полу, 8 зеленых яшмовых колонн из храма Артемиды в Эфесе). Стены храма также были полностью покрыты мозаиками.