Justinianus için Tralleisli Anthemius ve Miletoslu Isidoros — ikisi de geometri ve mekanik bilgini — tarafından tasarlanan Ayasofya, mimarlık tarihinin en cesur yapısal hamlelerinden birini çözer: dairesel bir kubbeyi kare bir plana oturtmak.

Sorun şudur: kubbe daireseldir, taşıyıcı duvarlar ise kareyi çevreler. Çözüm pandantiftir — dört köşede yükselen, küresel üçgen biçimli yüzeyler. Bu üçgenler kubbenin yuvarlak tabanını alıp kareye iner, yükü dört büyük ayağa toplar. 31,8 metre çapındaki ana kubbe böylece duvarlara değil, bu dört noktaya basar.

Kubbenin ürettiği yanal itki ise doğu-batı ekseninde iki yarım kubbeyle, kuzey-güney ekseninde devasa payandalarla karşılanır — itki, küçülen kubbe kademeleri boyunca aşağıya akıtılır. Kubbenin tabanında, çevreyi saran 40 pencerelik bir ışık halkası vardır; bu pencereler kubbeyi taşıyan kütleyi görsel olarak siler, kubbe sanki "altın bir zincirle gökten sarkıyormuş" gibi görünür (çağdaş tarihçi Prokopios'un deyişiyle). Strüktürel zorunluluk burada ışık etkisine dönüşür. Ayasofya böylece pandantif kubbeyi mimariye armağan eder — sonraki bin yıl boyunca Osmanlı camilerinden Rönesans kiliselerine kadar kubbe mimarisinin temel gramerini kurar.