İstanbul'un simgesi Ayasofya'nın kubbesi, 1500 yıldır ayakta kalmasını sağlayan özel tasarımı ve kullanılan malzemeleriyle dikkat çekiyor. Bu muazzam yapının inşasında, matematikçi ve mühendis olan Trallesli Anthemius ve Miletoslu İsidoros'un imzası bulunuyor. Bu iki isim, daha önce hiç kimsenin denemediği bir ölçekte, kare bir binanın tepesine dev bir yuvarlak kubbe yerleştirmeyi başardılar.
Kubbenin tasarımında, dört kavisli üçgenin yükü dört büyük ayağa aktarması ve 40 pencere sayesinde kubbenin sanki havada asılıymış gibi görünmesi sağlanmıştır. Tarihçi Procopius, kubbe için "altın zincirle gökyüzünden asılıymış gibi" demiştir.
1990'larda yapılan araştırmalarda, kubbenin harcındaki kireç ve ezilmiş tuğla (Horasan) karışımından oluşan özel harç, yıllar içinde sertleşerek depremin etkisini azalttığı ortaya çıkmıştır.
Osmanlı döneminde, II. Selim, Mimar Sinan'ı Ayasofya'nın bakım ve onarımıyla görevlendirmiştir. Mimar Sinan, yapının kubbe ve duvarlarındaki çökmeleri onarmış ve yapıyı güçlendirmiştir.
Son yapılan restorasyon çalışmalarında ise kubbenin büyük bölümünü çevreleyen gri koruyucu örtü dikkat çekmiştir. Bu örtü, yağış ve mevsimsel şartlara karşı geçici koruma sağlamaktadır.
