Особенно прекрасно лицо Богоматери: окаймленный синей накидкой, бледный, чарующе красивый лик с огромными печальными глазами. Мелкие кубики выводят строгие линии лица, прямого носа и прелестных уст. Другое, более патетичное изображение Марии в христианской иконографии называется «Богоматерь Оранта». Именно в таком представлении она считалась покровительницей Киева, была самой почитаемой святой, матерью-заступницей народа, «нерушимой стеной», как позже ее именовали украинцы.
В Софийском соборе ее фигура в молитвенной позе с воздетыми руками достигает 6 м, причем только голова имеет высоту около 1 м. Художник поместил свою героиню на вогнутой поверхности апсиды и, неровно уложив отдельные кубики смальты, создал вокруг нее мягкий блеск.
Величие и монументальность силуэта созданы посредством декоративного строя композиции, в частности с помощью ниспадающих широких складок плаща и хитона. Крайне лаконичный рисунок еще более усиливает торжественность образа. Синие одежды Богоматери резко выделяются на золотом фоне; ультрамариновый тон плаща подчеркивают глубокие фиолетово-коричневые тени.
Создатели мозаик Софийского собора использовали 177 оттенков, что в древнерусском искусстве является невообразимой величиной. Сияющую палитру составили оттенки желтого, синего, красного, зеленого и серого цветов. Богатство тональных градаций способно изумить даже современного художника. Так, красный включает в себя 19 оттенков, синий — 21, желтый — 23, коричневый — 25, а зеленый — 34.
Красивый мозаичный фриз отделяет «Богоматерь Оранту» от композиции «Евхаристия», где эффектно воспроизведена сцена основного церковного таинства — причащения. В христианстве вино символизировало кровь Христа, а хлеб — его тело, поэтому Бог дважды повторялся в одной композиции. Приближающимся справа апостолам он подавал хлеб, а находящимся слева — вино в большой чаше. Патетика сцены выражалась в однообразных и нарочито статичных позах героев. В данном случае художник позволил себе нарушить монотонность только один раз, когда писал ноги апостолов: если один шагает с левой ноги, то другой — справой, а третий повторяет движения первого. Строгий ритм складок на одежде усиливал четкость силуэтов, очерченных широкими темными линиями.
Свободные от мозаик стены Софийского собора украшены росписью. Живопись всякого христианского храма передавала мысль о защите народа и государства Вседержителем. Главная идея православия оставалась в умах прихожан после проповеди священника, стоявшего на кафедре на фоне картин с изображениями апостолов, евангелистов, святителей, мучеников. Над всеми, безусловно, господствовал главный персонаж религиозной живописи — Иисус Христос, небесный покровитель Руси, спокойно взирающий с вершины купола. Сюжет фресок в поперечном нефе основывается на библейском рассказе о последних часах жизни Бога, Страстях, или муках, которые ему пришлось испытать перед Распятием.
Михайловский придел расписан сюжетами из жизни святого Михаила, некогда покровительствовавшего Киеву, князю и воинским дружинам. В приделе Иоакима и Анны (диаконнике) изображена трогательная сцена «Моление Анны о неплодстве в саду перед птичьим гнездом». На стенах придела Петра и Павла (жертвенника) живописно представлена легенда о великих апостолах, а росписи соседнего с ним Георгиевского придела посвящены патрону князя Ярослава Мудрого святому великомученику Георгию.
Стены хоров до сих пор украшены фресками ветхозаветного содержания. Фигуры святых в рост, погрудные изображения на красном и синем фоне заключены в живописные рамы коричневого цвета. Соединенные в единую композицию, когда-то они являлись прообразами икон, которые развешивались на стенах городских и сельских церквей. На куполах хоров имеются монограммы Христа, изображения архангелов в медальонах, а на парусах написаны евангелисты и апостолы. Во второстепенных, ближайших к центру помещениях преобладают женские фигуры, а в дальних чаще встречаются мужские.
Среди росписей Софии Киевской особой славой пользовались портреты членов семьи Ярослава Мудрого. Изначально украшавшие центральный неф, они погибли еще в древности, а уцелевшие остатки были испорчены неумелыми подновлениями и реставрациями. Кроме того, в XVII веке рухнула западная стена собора, поэтому о ее убранстве можно судить лишь по зарисовкам немецкого художника А. Вестерфельда, посетившего Киев в 1651 году. Княжеские портреты, видимо, располагались следующим образом: напротив алтаря был написан Христос на троне, рядом с ним — Владимир, княгиня Ольга, Ярослав с Ириной, на южной стене нефа — сыновья князя Ярослава, а на северной — его дочери.