Katedraal on kahe korrusega. Esiotsas oli galerii, kuid see eemaldati pärastpoole, kuna kogu peakirik muudeti kahekorruseliseks, kuigi ülemisel korrusel on kitsad balustraadidega piiratud läbikäigud. Tänu sellele on kirik väga keerukate ruumidega, kus võib imetleda imekauneid marmorsambaid. Kuplid on väljapoolt valged ja seest kaunistatud bütsantsi mosaiigi ja marmoriga. Need on ehitatud puust. Kiriku põhjapoolse ukse kohal on poolkuppel fassaadi põhjal, milles on mosaiik, mis kujutab kunagi põlenud orginaal Püha Markuse katedraali. Pealöövi kohal on omaette ühekorruseline aatrium, mida katab rida väikseid kupleid. Nende kuplite mosaiigid asetsevad ühise keskmega, kuid erinevate raadiustega ringides, jutustades palju jutte ja ajalugu. Mustrid on väikesed, kuid piisavalt lähedal, et neid selgesti näha. Need on kogu kiriku põnevamad kunstiteosed.
Kirikut on lagundanud ka mitmed maavärinad. Hiljem läbiviidud muudatustest on märkimisväärseimad kupli kõrgendamine ligi 7 meetrit pärast seda, kui too 558. aastal kokku varises. Selle töö teostas Isidorus Noorem. Muudatuste tagajärjel on kirik saanud praeguse iseloomuliku silueti. Aastatel 1317 ja 1346 toimunud maavärinate tagajärjel lisati kirikule ka toeks kontraforsse ning taastati idapoolne kaar, poolkuppel ja ka põhikupli osad. 1453. aastal langes kogu Konstantinoopol osmanitürklastele, kelle väed tungisid kirikusse keset viimast missat, mida seal üldse peeti. Hagia Sophia muudeti moseeks ning kiriku välisilmet muudsid moslemid. Hoone nurkadesse ehitati neli minaretti, apsiidi paigutati maapinna tasemel mihrab, mis oli orienteeritud Meka suunas. Kirikust paremale lisati mimbar ning vasakule sultani looz. Ka enamik mosaiike kaeti, sest islami maades polnud lubatud kujutada inimesefiguuri
Tartus Sadama 1 avati 7. mail 2011 Teaduskeskus Ahhaa Arhitektid, kes hoone projekteerisid on Ain Padrik ja Vilen Künnapu, sisearhitektideks on Malle Jürgenson, Krista Lepland ja Tea Tammelaan. Suletud hoone brutopind on 11 155,6 m2, mis tähendab, et hõlmab küllaltki suurt pinda Tartu kesklinnas. Tigutorni kõrvale oligi arhitektidel plaanis ehitada madalam hoone. Vilen Künnapu sõnul Ahhaa keskuse kaugvaated töötavad koos Tigutorniga: spiraalne Tigutorn, selle ees kuppel, poolkuppel, kera kõik kokku moodustab tervikliku kompositsiooni. Teaduskeskus on seostatud futuristliku nägemusega. Algses eskiisiis oli kolm kuplit, aga masu tõttu tuli seda muuta ja järgi jäi poolteist kuplit, mõeldi isegi panna Raadile plekk-angaar püsti, kuid arhitektid soovisid projekti võimalikult palju päästa. Kuplid, mis on keskuse üks tähtsamaid osi on kaetud pikkade alumiiniumpaneelidega, mis asetsevad nii nagu sidrunit lahti lõigates viiludena