Высота собора от уровня древнего пола до замка купола средней главы - 36,5 метра. Древний пол был на 1,3 - 1,8 метра ниже пола современного. Длина храма внутри (с севера на юг) - около 40 метров, ширина - 35 метров. Толщина стен больше метра.
На кресте центрального купола - свинцовый голубь. Когда-то голубь служил символом «приосенения духа святого над храмом и над всеми, молящимися в нем». А затем возникла легенда - одна из многих легенд, овевающих историю Софии: «Как голубь слетит с креста - тут и Новгороду конец».
Три входа - южный, западный и северный - ведут в собор. Западный являлся главным. Он расположен против главного алтаря, и все торжественные процессии обычно входили через него. Западный вход в собор особенно интересен бронзовыми Сигтунскими вратами.
Историки полагают, что эти врата были взяты новгородцами в качестве военного трофея во время победоносного похода в Швецию в конце XII века. Отсюда и их название: столица древней Швеции называлась Сигтуной. Изготовлены они западноевропейскими мастерами. Указание на то, что врата попали в Новгород из Швеции, имеется в шведских документах. Один из них, 1616 года, - письмо главнокомандующего шведскими войсками Делагарди из оккупированного шведами Новгорода в Стокгольм, к государственному канцлеру Оксенштиерну. В нем говорится:
«Относительно медных врат, которые его королевское величество желает, чтобы ему прислали из Новгорода ради их достопримечательности, тем более, что они были некогда взяты из Сигтуны, - то я очень бы желал исполнить приказание его королевского величества, но так как эти врата… служат входом в главный храм митрополита здесь, в Кремле, куда он ежедневно ходит, то это причинило бы много крика, жалоб и беспокойства. Но, когда между нами идут переговоры, мы не должны трогать этих врат, пока не увидим исхода переговоров; и если, вопреки нашим ожиданиям, переговоры не будут благополучны, то мы, конечно, должны взять отсюда не одни эти врата». Эти строки извлечены из сочинения Альмгрена «К легенде о Сигтунских вратах», опубликованного в сборнике Новгородского общества любителей древности в 1912 году.
Створы Сигтунских врат украшены бронзовыми пластинами с рельефными композициями на ветхозаветные и новозаветные темы.
Среди фигур, изображенных на вратах, фигура магдебургского епископа Вихмана и плоц-кого епископа Александра. По их заказу ворота были изготовлены в 1152 - 1154 годах.
В нижней части левой створы помещены фигуры двух мастеров-литейщиков, возможно причастных к созданию врат. Надписи дают их имена - Риквин и Вайсмут. В центре нижней части створы - третья фигура. Над ней начертано: «Мастер Авраам». В его руках - молот и клещи. Специалисты полагают, что это изображение новгородского мастера, собиравшего врата в Новгороде и дополнившего их.
На западном фасаде собора, над Сигтунскими вратами, - фресковая роспись, выполненная в начале XVI века. Изображены три композиции: вверху - «Ветхозаветная троица», справа - «Нерукотворный Спас» и слева - «София премудрость божия». Эта роспись подновлялась в 1802 году и в 90-х годах XIX века. Она была реставрирована после Великой Отечественной войны. Древняя живопись сохранилась лишь на средней части расписанной поверхности.
Интересны также врата Корсунские, ведущие в Рождественский (юго-восточный) придел собора. Эти бронзовые врата XI века византийской работы, с изображением крестов и с растительным орнаментом, по преданию - дар Ярослава Мудрого новгородцам.
Были в Софийском соборе врата Васильевские, названные так по имени новгородского архиепископа Василия. Изготовлялись они новгородскими мастерами. Среди изображений святых мастера поместили на них и портретное изображение Василия. В 1570 году, после подавления боярского заговора в Новгороде, Иван Грозный вывез Васильевские врата в Александровскую слободу под Москву.
Внутри собор так же величествен, как и снаружи. Три центральных нефа, образованные мощными кресчатыми в плане столбами, с восточной стороны завершаются полуциркульными алтарными апсидами, средняя из которых богато украшена мозаичными плитами.
Створ Корсунских врат.
В юго-западном углу основного массива здания в прямоугольной башне расположена широкая винтовая лестница, которая ведет в верхний этаж на так называемые полати, охватывающие собор с трех сторон. Роскошные светлые помещения на полатях предназначались для князя, бояр, духовенства, именитых гостей.
На полатях и в башне находились тайники, где хранилась казна «Дома святой Софии» и Великого Новгорода. Но тайники не всегда спасали сокровища Софии. В 1066 году полоцкий князь Всеслав Брячиславич неожиданно напал на Новгород, похитил из собора церковную утварь, паникадила, колокола. При Иване III и Иване IV из тайников Софии в Москву было вывезено много ценностей. В XVII веке шведы во главе с Делагарди грабили Новгород, похитили и ценности из собора.