При Ярославе Мудром территория города значительно увеличилась, ее обнесли огромным земляным валом высотой 11 м, сверху возвели крепкие дубовые стены. Это гигантское оборонительное сооружение длиной 3,5 км, окружавшее территорию площадью около 80 га, летопись называет «город великий».
С южной стороны вал прорезал главный въезд в Киев — Золотые ворота, сохранившиеся в руинах до нашего времени. Это величественное каменное здание соединяло в себе функции оборонительного сооружения и парадных городских ворот. В первоначальном виде ворота представляли собой прямоугольную в плане башню, к которой с обеих сторон примыкали земляные валы. Высота проезда достигала 12 м, ширина — 6,4 м. Над проездом возвышалась церковь Благовещения, близкая по архитектурным формам к надвратной церкви Золотых ворот во Владимире на Клязьме, известной в наше время по обмерам XVIII в. Н. фон Берка и А. Гусева.
С восточной стороны Города Ярослава находились Лядские ворота, а с западной — Львовские. Сведений об их внешнем виде и конструкции не сохранилось.
Наиболее выдающимся архитектурным сооружением Южной Руси первой половины XI в. является Софийский собор в Киеве, «русская митрополия», построенный в 1037 г. в центре верхнего города. Собор сравнительно хорошо сохранился до нашего времени, правда, снаружи в результате позднейших достроек он получил черты украинской барочной архитектуры XVIII в.
Софийский собор — большой пятинефный крестовокупольный храм, окруженный с севера, юга и запада двумя рядами открытых галерей. Первоначально он имел 13 куполов. К северо-западному и юго-западному углам здания примыкают две башни, которые в древности были покрыты шатровыми верхами. Винтовые лестницы в башнях ведут на второй этаж собора — хоры, или, как их называли в старину, «полати».
Двенадцать кресчатых в плане столбов расчленяют внутреннее пространство собора на пять продольных нефов-коридоров, завершающихся с востока алтарными апсидами. Внутреннее пространство храма в плане имеет форму креста, над средней частью которого возвышается главный купол. С юга и севера находятся трехпролетные двухъярусные аркады, а с востока — главная алтарная апсида. На втором этаже, с трех сторон вокруг центрального и поперечного нефов, расположены хоры — большие помещения, предназначавшиеся для князя, его семьи и наиболее приближенных лиц.
Софийский собор имел богатое внутреннее убранство. До нашего времени в некоторых местах сохранились мраморные пороги, резные шиферные плиты парапетов на хорах, мозаичные полы. Храм украшен фресковой живописью и мозаиками.
Некоторые черты Софийского собора в Киеве, как считается, сближают его с древнерусской деревянной архитектурой. К ним, по мнению исследователей, относятся: многоглавие храмов (13 куполов), подчеркнутая пирамидальность композиции, открытые галереи, а также украшение интерьера кроме мозаик фресковой живописью — прием, неизвестный в византийском монументальном искусстве.
По величию художественного образа, совершенству архитектурных форм, внутреннему убранству Софийский собор в Киеве принадлежит к выдающимся памятникам средневекового искусства эпохи феодализма.
Уже вскоре после окончания строительства Софийского собора слухи о его красоте распространились в соседних странах. Современники с восхищением говорили о нем: «Церкви дивна и славна веѣмь округъниим странамъ, яко же ина не обращается въ всемъ полунощи земнѣѣмъ от въстока до запада».
Архитектура Софийского собора имела исключительно большое влияние на дальнейшее развитие древнерусского зодчества.
Вблизи Софийского собора в честь святых патронов Ярослава и его жены Ингигерды были построены монастырские церкви Георгия и Ирины, которые не сохранились до наших дней.
В первой половине XI в. большое строительство развернулось и в других городах. По приказу Мстислава Владимировича в Чернигове в 30-х годах был построен Спасский собор, сравнительно неплохо сохранившийся до нашего времени. По конструктивному типу это большой трехнефный, восьмистолпный храм, увенчанный пятью главами. Как и в киевских соборах, к его северо-западной стороне примыкала башня. С противоположной стороны находилась крещальня. Особенностью сооружения является отсутствие галерей и вытянутость его плана по линии восток — запад. Подкупольный квадрат храма отделен от боковых нефов двухъярусными трехпролетными аркадами на мраморных колоннах, украшенных капителями ионического ордера. Средний неф с двух сторон окружали хоры, которые с южной и северной стороны опирались на деревянные конструкции. Внутри собор был расписан фресками. Вблизи Спасского собора обнаружены остатки светских построек: княжеских теремов, ворот и т. д.
Киевское строительство первой половины XI в. оказывало большое влияние на развитие архитектуры на севере Руси. Софийский собор в Киеве стал образцом для сооружения одноименных храмов в Новгороде и Полоцке.