Софийский собор - пятинефный трехапсидный десятистолпный храм. С трех сторон (кроме восточной) к нему примыкают широкие двухэтажные галереи.
Восточные членения первого яруса галерей заняты приделами-часовнями, имеющими большие самостоятельные полукруглые апсиды. Придел в южной галерее - Рождества Богородицы, в северной - Иоанна Богослова.
Западное членение северной галереи в первом ярусе представляет собой еще один придел - Усекновения главы Иоанна Предтечи.
Средняя часть южной галереи называется Мартирьевской папертью, а западной - Корсунской папертью.
В восточном членении южного нефа был сделан придел Иоакима и Анны.
На золоченом кресте центрального золоченого купола покоится свинцовый голубь. Когда-то голубь был символом Святого Духа, а позже возникла легенда. Легенда гласит о том, что "летел голубь над Новгородом и новгородцами. Увидел голубь зверства опричников, муки лютые, на которые царь Иван Грозный обрек новгородцев и… окаменел. А когда слетит голубь с креста, тут и Новгороду конец". Маковицам глав придан вид древнерусских шлемов.
В архитектуре Софийского собора выявлено ощущение монолитности здания, чувство упругости объемов, нарастания вверх массы главного четверика, барабана и куполов.
Здесь выражено восприятие архитектурной постройки как монумента, что станет характерной особенностью дальнейшего развития русской архитектуры.
Толщина стен собора 1.2 м. Высота от уровня древнего пола до голубя на кресте средней главы - 38 м. Стены собора сложены из камней. Использованы известняк различных пород и булыжники.
Характер кладки в разных частях здания не вполне одинаков. Встречаются участки декоративной фигурной кирпичной кладки. В стенах проходит несколько ярусов дубовых связей.
Первоначальный цемяночный пол собора лежал на уровне более чем на 2 м ниже современного. Выше обнаружены остатки еще двух полов из каменных плит, относящихся к XI-XII вв.
Конструктивной особенностью Софии, не встречающейся в других русских памятниках XI века, является наличие четверть-циркульных арок (аркбутанов) в южном притворе (Мартирьевской паперти)
Главный иконостас Софии состоит из икон, написанных в XIV-XVII веках и в основном сложился к 1528 году. Ныне в соборе находится чудотворная икона XII столетия "Знамение Богородицы".
Помимо главного, существует ещё иконостас в Рождественском приделе. Большая часть икон Рождественского иконостаса написана одновременно в первой половине XVI века.
Еще одни вели- колепные врата украшают главный, западный вход в Софийский собор. Это Магдебургские врата. Они отлиты в середине XII столетия немецкими мастерами в Магдебурге. Это воинский трофей новгородцев, захваченный в боях за шведскую крепость Сигтуну еще в 1187 г.
София несколько десятилетий была единственной каменной постройкой Новгорода. В 1930 г. Софийский собор стал музеем. Во время Великой Отечественной войны (1941-1945 гг.) он был варварски разграблен и разрушен: стены и своды пробиты снарядами, позолота куполов вместе с медными листами содрана. Многие произведения монументальной живописи погибли безвозвратно.
14 августа 1991 г. сессия областного совета утвердила решение облисполкома о передаче Новгородской епархии русской Православной церкви Софийского собора в постоянное и безвозмездное пользование.
Софийский собор вновь стал действующим, однако ценнейшие раритеты, такие как Успенский и Рождественский иконостасы с иконами XV-XVII вв., гробницы с мощами основателя собора - новгородского князя Владимира Ярославича, святых Никиты и Федора, икона XII в. - хранительница города - "Знамение Божьей Матери", паникадило, подаренное собору Борисом Годуновым и другие, доступны для осмотра.