Вся остальная внутренность храма была в изобилии расписана фресковою живописью: боковые алтарные полукружия, стены, арки, столбы и своды покрыты как изображениями разных событий из священной истории, так и отдельными фигурами Христа, Богородицы, отцов церкви и мучеников. По своему рисунку эти фрески не отличались от упомянутых мозаичных изображений и представляли строгие, сухие фигуры чистого византийского стиля. Фресковое расписание Киевской Софии не ограничивалось самим храмом, а распространялось и на внутренность двух упомянутых башен, или веж. Но здесь оно уже не имело церковного или священного характера; а усвоило себе стиль и содержание живописи светской. Стены башен и массивные столбы, около которых идут витые лестницы, покрыты изображениями разнообразных сцен из быта византийско-царского и русско-княжеского. Охота за дикими животными, фантастические звери и птицы, ипподром, скоморохи, музыканты, акробаты, а также суд и расправа — вот содержание этих довольно загадочных изображений. Византийские художники, вероятно, следовали здесь обычному в их отечестве расписанию царственных чертогов. А еще вероятнее, что все эти лестничные картины разных забав и времяпровождения светских владык имели аллегорическую задачу: напоминать скоропреходящее значение земных благ, земной власти и всю суету сего мира в сравнении с вечной жизнью и с незыблемым значением церкви; так как мимо этих картин всходили на хоры, откуда тотчас открывалась Нерушимая стена и вся внутренняя красота храма.
По обычаю того времени, каждый значительный князь желал по смерти своей покоиться в храме собственного сооружения или в «отнем», то есть сооружения отцовского. В левом внутреннем притворе Софийского собора поставлена гробница великого князя Ярослава, сделанная в большом размере из белого мрамора наподобие царских саркофагов Византии. Стены и двускатная крыша гробницы украшены изваяниями крестов, деревьев, птиц и рыб.
Кроме Ярослава у Святой Софии в таких же мраморных гробах покоился прах его любимого сына Всеволода и двух сыновей последнего, то есть Ростислава и Владимира Мономаха. Мрамор для них, равно для колонн и других украшений, привозился издалека, преимущественно из окрестностей Константинополя, с островов Мраморного моря. А самый храм Святой Софии, как и прочие каменные сооружения древнего Киева, построен из кирпича, имеющего вид почти квадратной плиты. Но что придавало особую крепость таким сооружениям, это слой отличного цемента, своей толщиной и прочностью превосходящий самые кирпичи. Карнизы, охватывающие червлеными лентами верхние части здания, делались из красного шифера. Вместе с другими цветными камнями он употреблялся и для мозаичного церковного помоста.
Вблизи Святой Софии расположены были два монастыря, построенные тем же Ярославом-Георгием: один посвящен его ангелу, то есть Георгию, а другой — святой Ирине; полагают, что последний назван так в честь супруги великого князя. Около этих двух монастырей находились Золотые ворота, устроенные тем же Ярославом. Они представляли глубокую арку с железными, украшенными позолотою воротами; над аркой возвышалась башня с устроенным внутри ее храмом Благовещения. Овраг и вал, служившие прежде защитой старого Киева с западной стороны, все еще отделяли его от софийской части Верхнего города. Большой мост, перекинутый через этот овраг, служил главным соединением обеих частей — тот самый мост, который в 1147 году задержал Владимира Мстиславича, поскакавшего к Федорову монастырю на помощь несчастному Игорю Ольговичу. Федоров монастырь, заключавший в себе прах своего основателя Мстислава — Феодора Владимировича и двух его знаменитых сыновей, Изяслава и Ростислава, помещался тут же около моста по правую сторону; а по левую находилась площадь, называвшаяся Бабин Торжок, за которой далее красовался Десятинный храм Богородицы. Последний изяществом и богатством украшений соперничал со Святой Софией, а размерами даже превосходил ее. Он был несколько уже, но гораздо продолговатее Софийской церкви. С восточной стороны он имел три полукружия с сильно выступающим вперед средним, или главным, абсидой, которая заключала в себе алтарь; а два боковых назначались для жертвенника и дьяконика. С трех других сторон храм окружали портики, или паперти.