圣索菲亚大教堂的镶嵌画主要描绘圣经里的圣母玛利亚、耶稣、圣人，还有帝王及皇后，也有其他纯粹装饰性的几何镶嵌画。1453年，圣索菲亚大教堂被改为清真寺，由于伊斯兰教禁具象的影像，因此教堂内的许多镶嵌画都被石膏覆盖。值得庆幸的是教堂内许多马赛克都只是被石膏覆盖而没有被铲除，使得今天我们还能够看到如此精美的建筑与艺术的结合的大教堂。

这是一幅残缺的镶嵌画，耶稣在中间，两旁是圣母玛利亚和施洗者约翰。这幅画下半部分损坏严重，施洗者约翰只有半个身子，圣母玛利亚只有头部。因人物面目柔和、神情和善及其格调而被广认为圣索菲亚大教堂最精良的马赛克镶嵌画。画上的圣母玛利亚及圣约翰祈求基督能在最后的审判怜悯人类。大概是因为马赛克邻近窗户，受到雨水冲刷，马赛克下半部已严重败坏。这幅画被视为拜占庭图画艺术复兴的起始。

这是另一幅圣母和圣子像，罗马皇帝和皇后站在两侧，皇帝拿着钱袋，表示把所有的财富都献给耶稣，皇后拿着地图，表示把所有的土地也献给耶稣。

君士坦丁九世是过三次婚的人，君士坦丁九世在第一任妻子的帮助下走上了仕途，后来又得到佐伊女皇的青睐，所以仕途一直很顺。当时佐伊女皇正处于第二段婚姻时期，在其丈夫死后，君士坦丁九世在教会的支持下，与佐伊女皇结婚。

佐伊一世(978年-1050年6月，绰号"正统嫡系的")，拜占庭帝国(即东罗马帝国)马其顿王朝皇帝君士坦丁八世的第二个女儿，皇帝罗曼努斯三世的妻子和共治皇帝(1028年-1034年在位)，皇帝米海尔四世的妻子和共治皇帝(1034年-1041年在位)，皇帝米海尔五世的姑母和共治皇帝(1041年-1042年在位)，狄奥多拉女皇的二姐和共治皇帝(1042年在位)，皇帝君士坦丁九世的妻子、君士坦丁九世与狄奥多拉女皇二人的共治皇帝(1042年-1050年在位)，是拜占庭和欧洲历史上第二位女皇(1028年-1050年在位)。

在南楼座东侧墙壁上的女皇佐伊马赛克镶嵌画，是出自11世纪。镶嵌画上的基督神像身穿深蓝色长袍（拜占庭艺术的习惯），他坐在金色背景的中央位置，以右手祝颂的同时左手拿着于言表圣经，在他头项的两侧分别写有“IC”及“XC”，意指“耶稣基督”（Iēsous Khristos）。身穿礼服的君士坦丁九世和佐伊女皇分别在耶稣的左右侧。君士坦丁九世呈上钱包，象征着他在教堂的奉献；佐伊女皇手持地图卷轴，象征着她作出的土地奉献。君士坦丁九世头上的文字写道：“君士坦丁，上帝基督虔诚的皇帝、罗马帝王、蒙那马裘斯”。佐伊女皇头上的文字写道：“佐伊，非常虔诚的奥斯古 塔”。据说，他们原来的头像已被刮去，现在的是后来替换上的。早期版本的镶嵌画可能显示佐伊女皇的丈夫罗曼努斯三世（Romanus III）或她的养子米海尔尔四世（Michael IV）。另有一说法认为这幅镶嵌画原本是描绘著更早期的皇帝及女皇，后来被换上这个版本。

马赛克艺术是一项耗费钱财和时间的艺术。太平时代，才能集中人力与物力创造艺术。圆顶的天使如此庞大，所以，能主持创造这些的皇帝有钱。有点女性化倾向的他，没有子嗣。身前，因害怕出身皇室的侄女联姻动摇皇位。一辈子打压侄女，不允许她嫁人。但，最后皇位还是落到侄女手中。继承有钱伯父遗产的侄女也绘制了马赛克教堂也选择修复出来，见世人。为基督奉献卷轴的女皇佐伊Zoe就是他的侄女。捧着钱袋的是侄女的丈夫。我们还是能欣赏女王的容颜。但不能让女王的夫婿对号入座。因为，虽然佐伊登上皇位都五十多岁，但并不妨碍在有限的余下时光，陆续嫁给三任丈夫。所以，皇帝的头像到底是哪一任丈夫呢？目前考古界还不能确定。

近代以来，在对建筑进行修复的过程中，考古学家遇到了一个问题：石膏面之下是拜占庭文明的马赛克人像，石膏面之上是伊斯兰文明的书法和细密花纹。如何取舍？