Opus caementitium
Römische Architekten hatten seit Jahrhunderten große Erfahrungen mit dem Bau mächtiger Kuppeln gesammelt. Aus der Befundanalyse dieser Kuppeln wird ersichtlich, dass zumeist der Werkstoff Opus caementitium, der römische Beton, solche Tragkonstruktionen erst möglich gemacht hat. Bei der Hagia Sophia wurde jedoch auf die bewährte Unterstützung mit Beton verzichtet. Der gesamte Bau ist – typisch für Ostrom – mit Ausnahme der Hauptpfeiler in Ziegelbauweise aufgeführt.