Ο χρυσός αιώνας των ψηφιδωτών τοποθετείται μεταξύ του 10ου και 12ου αιώνα. Η τεχνική γίνεται λεπτότερη, οι χρωματισμοί αρμονικότεροι, η τεχνοτροπία πιο σταθερή. Στην Αγία Σοφία, στην επιφάνεια του τρούλου, εικονίζεται ο Χριστός Παντοκράτορας και περιβάλλεται από τους Προφήτες και τους Αποστόλους. Πάνω σ' έναν ομοιόμορφο φόντο - προβάλλονται οι φιλοτεχνημένες με εκτυφλωτικά χρώματα μορφές και σκηνές και δίνουν την εντύπωση ανάγλυφου.Τα πιο σημαντικά από αυτά είναι « Ένθρονος Θεοτόκος», « Ένθρονος Χριστός», «Θεοτόκος βρεφοκρατούσα», και η παράσταση της «Δεήσεως». Η διακόσμηση πού κάλυπτε το εσωτερικό του ναού ήταν ίσης σπουδαιότητας με την αρχιτεκτονική του. Υψηλοί κίονες από πορφύρα, λευκό και πρασινωπό διάστικτο μάρμαρο, στεφανωμένοι με μαρμάρινα κιονόκρανα ήταν διακοσμημένοι με γραμμές χρώματος μπλε ή χρυσαφί. Οι τοίχοι καλύπτονταν με μάρμαρα πολύχρωμα, ζωγραφισμένα από τούς πιο επιδέξιους ζωγράφους, και από ψηφιδωτά πού έλαμπαν μέσα στο βαθύ μπλε ή αργυρό φόντο.
Οι Σταυροί της Αγίας Σοφίας, κάτω απ’ τους σοβάδες των Τούρκων Η Παναγία η Βρεφοκρατούσα Άγγελος,Χερουβίμ
Ο τρούλος διακοσμήθηκε µε µια παράσταση του Χριστού Παντοκράτορα, η οποία δεν σώζεται πια. Ενώ η αψίδα του ιερού µε παράσταση της Θεοτόκου Βρεφοκρατούσας. Το έργο αυτό αποτελεί ένα από τα σπουδαιότερα δείγματα της τέχνης της εποχής και δείχνει ότι οι Βυζαντινοί καλλιτέχνες, γνώριζαν καλά την τέχνη της αρχαιότητας και προσπαθούσαν να χρησιμοποιήσουν κάποια στοιχεία της.