В основу плана церкви положен канонический для середне византийской архитектуры тип трех нефного трех апсидного храма, окруженного с трех сторон галереями. В западной части, вероятно, были башни с лестницей. Церковь завершалась, как можно предполагать, семью куполами - пять над центральной частью и две над башнями. В центральном пидбаневому пространстве боковые стороны отгораживались от боковых нефов триарочнимы аркадами, опирались на мраморные колонны с капителями византийского типа. Широкими аркадами внутри храма открывались хоры, предназначенные для князя и его окружения. Значительное количество мраморных деталей дали основание называть ее "мармуряною. До наших дней уцелели части мозаичного пола, изложенной из разноцветных мраморов и других ценных пород камня. Мозаика сих пор поражает красочностью и красотой своего рисунка. Раскопками обнаружены также многочисленные мраморные капители, обломки резных плит, фрагменты фресковой живописи. Есть сведения о внешней отиньковку (возможно, фрагментарную) и росписи. 

Строительную деятельность Владимира Святославича продолжал его сын; тмутороканський (впоследствии - черниговский) князь Мстислав. В 1020 Мстислав строит в Тмутаракани (современная Тамань на Кубани) Богородичную церковь .. Как показали исследования ее фундаментам это был небольшой хрестовобаневий храм с узеньким нартекстом. Внутри подпружных столбы опирались на мраморные колонны, подобно, пожалуй, к Десятинной церкви. Около 1036 г. Мстислав, который стал князем в Чернигове, строит там Спасский собор. Здание собору трехнефная, вытянута с запада на восток. Особенностью собора является восьмистовпний тип плана и перемещенного в связи с этим, по геометрический центр, главного купола. Западная часть собора - нартекс - четко отделена от центральной части. С северной стороны к нему примыкает мощная цилиндрическая башня, в которой расположена лестница, ведущая на хоры. С южной стороны, как установлено раскопками, был построен крещальня, что представляла собой маленькую трехапсидный часовню. 

Такое четкое выделение нартекса с башней и крестильные по сторонам становится характерным для киевских храмов второй половины XI-XII вв. (Собор Михайловского Златоверхого монастыря, церковь Спаса на Берестове в Киеве и др.). 

Фасады здания завершаются полуциркульной закомар в центре, горизонтальными карнизами по сторонам. Пространственный крест подкрепляют сильно повышены свода над его ответвлениям. Пять глав возвышаются над основным объемом собора. Архитектурные формы собора сдержанные и торжественные. Его фасады расчленены плоскими пилястрами на первом и профильовимы на втором ярусах. Высокие окна членят плоскости стен между пилястрами. Декорацией площади стен были только плоские полуциркульные ниши и широкий меандровый фриз над окнами второго яруса. 

Торжественный выглядит собор и внутри. В композиционном решении всей постройки доминирует продольная ось, которая в середине подчеркивается тем, что боковые ответвления архитектурно-пространственного креста отгорожены от центрального нефа аркадами, которые опираются в нижнем ярусе на мраморные (обложены кирпичом в позднейшие времена) колонны, а в верхнем - на восьмигранные столбы. Такое отгораживания боковых ответвлений пространственного креста собора предоставляет его внутренне пространство базиликального вида, притом, что все строение подобно Десятинной церкви в Киеве. Вероятно, именно Десятинная церковь и стала образцом для постройки Мстислава. От древнего декоративного убранства собора сохранились резные шиферные плиты на хорах, представляющие интерес образцами художественной резьбы в Киевской Руси. Частично сохранились и фрагменты фресковой росписи храма. 

Во времена Ярослава Мудрого начинается второй стилевой этап архитектуры Киевской Руси. После смерти Мстислава (1036 г.) он в 1037 г. начал строительство в Киеве "Града большого", в ансамбль которого входили Софийский собор, Золотые ворота, Георгиевский и Ирининский монастыри и другие каменные церкви. Так называемый город Ярослава охватывало площадь 80 га и почти в 10 раз превышало размеры киевского детинца. Застройка нового города имела радиально-порядковый характер: улицы сходились к западной и восточной ворот и главная магистраль шла от Золотых ворот мимо Софийский собор в каменных (Софийских) ворот "города Владимира". Главные улицы соединялись переулками.