Новаторство купольной конструкции Святой Софии заключается в том, что купол огромных размеров водрузили над квадратным пространством. Причём переход от подпружных арок к куполу осуществлялся с помощью гигантских парусов. До строительства купола собора Санта-Мария-дель-Фьоре Святая София оставалась самым крупным купольным христианским храмом в мире. Идея собора Святой Софии повлияла на сложение типа большой многокупольной базилики, где многократно повторено перекрытое куполом квадратное пространство. Грандиозная церковь святых Апостолов в Константинополе (536–550 гг., разрушена в 1461 г.) имела план в виде греческого креста из пят квадратных купольных ячеек. Ещё более крупная базилика – святого Иоанна Богослова в Эфесе (565 г., сохранились руины) – имела план в форме латинского креста и шесть куполов. Продолжала развиваться и простая купольная базилика (церковь Святой Ирины в Константинополе, 532 г., перестроена в 564 и 740 гг.; западный овальный глухой купол добавлен при перестройке в 740 г.; храм «В» в Филиппах, Македония, VI в.). Однако в этом архитектурном типе появляются два новшества: купол сдвигается к центру среднего нефа (церковь Пресвятой Богородицы в Эфесе, VI в.; храм в Каср-ибн-Вардане в Сирии, 564 г.), а к северу и югу от купола возникают подпружные арки, придающие пространству крестообразность (церковь Святой Ирины, церковь святого Тита в Гортине, конец VI в.). Таким образом, зарождался тип крестово-купольного храма, который, по мнению Алексея Ильича Комеча, стал доминирующим к VIII–IX вв. (церковь святителя Николая в Мирах Ликийских, храм Успения Пресвятой Богородицы в Никее (не сохранился), церковь Святой Софии в Фессалонике, все – около VIII в.). Средне- и поздневизантийская архитектура пошла по пути уменьшения размеров зданий и куполов. Если в эпоху Юстиниана I Великого купола плоские и большие, то в X–XV вв. они значительно меньше и поставлены на высокий цилиндрический или гранёный световой барабан с арочными окнами. Посводное сфероидное их покрытие делается из черепицы. Таковы купола в крестово-купольных постройках типа «храма на четырёх колонках», которые не могли нести значительной нагрузки, и диаметр их определялся размером колонн, нередко вторично использованных (Мирелейон, 920 г.; северная церковь Пресвятой Богородицы монастыря Константина Липса, 907–908 гг.; храмы монастыря Пантократор, 1118–1136 гг., все – в Константинополе; центрические церкви Спасителя и святых Апостолов в Афинах, обе – около 1000 г.). Немного больше размеры купола в храмах на четырёх столбах: «с трёхсторонним обходом» (Гюль-джами в Константинополе, XII в.) или типа «компактно вписанного креста» (церковь монастыря Хора (Кахрие-джами) в Константинополе, XII в.). Попытка возродить идею большого купола эпохи императора Юстиниана I Великого была сделана в XI в. в храмах типа «октагона на тромпах». Наиболее выразительным исследователи считают относящийся к сложному типу кафоликон монастыря Осиос Лукас (1011 г. или 1030–1040 гг.). Здесь крупный купол с окнами в основании водружён на 12 столбов, образующих квадрат. Подпружными арками, которые обозначают пространственный крест, соединены четыре средние пары, а углы квадрата заполнены парусными тромпами, таким образом образуя октагон в основании купола.