Богослужение Софии отличалось от богослужения других византийских церквей, оно давало в концентрированном виде основную черту византийского богослужения — зрелищность, которая составляет основу также и архитектурной композиции Софии. Византийское богослужение представляло собой символическое изображение в драматической форме событий Священного Писания, которые дают богословское истолкование истории мира, причем священнослужители играли роли действующих лиц Писания, а высшее лицо среди них, патриарх, изображал Христа. Отдельные части богослужения, распределенные не только по временам дня, но и в течение всего года, составляли стройную цельную композицию, связанную с общим ритуалом дворца и с жизнью города. Изображение отдельных сцен было, конечно, не реалистическим, а символическим и состояло в намеках и медленных торжественных движениях участников, сопровождавшихся курением ладана, возжиганием свечей и разнообразными возгласами и песнопениями. Сами византийцы называли церковь «бестелесным и духовным театром». Господствующей идеей было учение об иерархии, о том, что иерархия земная, сложная система взаимно подчиненных чинов церкви и государства, есть продолжение и отражение иерархии небесной, во главе с высшим божеством. Все эти драматические богослужебные действия развертывались вокруг центральной в храме кафедры — амвона, который был богато оформлен архитектурно и украшен драгоценными камнями. Амвон был главным центром богослужения и должен был быть особенно сильно выделен и в архитектурной композиции. Он находился в Софии под ее главным куполом, так что купол Софии завершал собой развертывавшиеся вокруг амвона богослужебно-драматические действия.
Драматический характер богослужения Софии обусловливает основу ее архитектурной композиции, общую группировку форм, которую Анфимий и Исидор выработали, примыкая к находящимся в Риме образцам. В основе Софии (рис. 276) лежит разделение ее внутренности на большой средний неф — высокий, открытый снизу доверху, завершенный куполом, который расположен над стоящим в середине главного нефа амвоном, — и на боковые корабли, более узкие, более низкие и разделенные хорами на два яруса, из которых каждый несравненно ниже господствующего над всем среднего нефа. Это основное членение внутреннего пространства соответствует разделению присутствующих при богослужении на активных участников драматического действия и пассивных зрителей. Смотря на главный неф Софии (рис. 280), легко себе представить развертывание драматических церемоний под куполом и битком набитые зрителями ярусы боковых нефов. Не нужно думать, что колоннады, отделяющие боковые нефы от среднего, были той преградой, которую зрителям запрещено было переходить. Конечно, при стечении огромного количества людей, стремящихся попасть на наиболее торжественные и интересные богослужения, зрители со всех сторон напирали из боковых нефов на средний и нередко, вероятно, переступали линию, отделяющую боковые нефы колоннады. Кроме того, известно, что в среднем нефе находились привилегированные места для придворных и представителей высшей бюрократии. Но все же членение архитектурной композиции на средний и боковые нефы давало общее оформление драматического культового действия.
Далеко не всем столпившимся во время богослужения в боковых нефах было одинаково хорошо видно происходившее вокруг амвона в среднем нефе. Правда, амвон сильно возвышался и был хорошо виден отовсюду, правда, пение играло особенно важную роль в византийском богослужении, и оно было хорошо слышно даже из самых отдаленных углов боковых нефов, так как София отличается превосходной акустикой и, раскатываясь под ее сводами, звуки приобретают особенную красоту. Но все же боковые нефы Софии не имеют, как амфитеатр или мистериальный храм в Элевсине, наклона в сторону среднего нефа, благодаря которому со всех мест можно было бы видеть все в нем происходящее. Но главное богослужебное действие было символичным, созерцание его, давно всем известного и постоянно повторяющегося, переходило в присутствие на нем. Архитектурные формы продолжали своими линиями композицию богослужения, и зрелище, даваемое архитектурной композицией, дополняло и продолжало собой богослужебное действие. Так, особенно плоский купол, который, благодаря системе полукуполов и кольцу многочисленных окон у его основания, кажется парящим в воздухе, давал изображение небесного свода как обрамление развертывающейся под ним в богослужебных церемониях истории мира. Если купол гробницы Атрея (рис. 378) является стилизованным символом небесного свода, то купол Софии содержит в себе, благодаря грандиозным размерам и впечатлению парения, элементы реалистического изображения небесного свода, которые можно объяснить только наследием идеологии рабовладельческих Греции и Рима.