Ως κυριος αρχιτεκτονας για την κατα¬σκευή της Αγίας Σοφίας επιλέχθηκε ο Ανθέμιος από τις Τράλλεις, ο ικανότε¬ρος, όπως λέγεται, αρχιτέκτονας και μη¬χανικός του αιώνα. Πρώτος απ' όλους τους Έλληνες χρησιμοποίησε τη δύναμη του ατμού — «ένας άνδρας» λέει ο Αγαθίας «ικανός να μιμηθεί σεισμούς και κεραυνούς». Συνεργάτες του ήταν ο Ισίδω¬ρος από τη Μίλητο και ο Ιγνάτιος, που είχε αποκαταστήσει τον Αυγουστεώνα, αρχιτέκτονες σχεδόν ισάξιοι του Ανθέμιου σε ικανότητα και φήμη.
Ειπώθηκε ότι ένας άγγελος αποκάλυψε στον αυτοκράτορα τα σχέδια της Αγίας Σοφίας μέσα σε όνειρο, όχι βέβαια στο σύνολο τους και με κάθε λεπτομέρεια, αλλά εκείνη τη μοναδική ιδέα, την κύρια σύλληψη, που οι αρχιτέκτονες αργότερα θα ανέπτυσσαν και θα της έδιναν μορφή. Κι αυτή ήταν η ιδέα ενός τρούλου, που θα είχε τη μεγαλύτερη δυνατή διάμετρο, που θα ήταν τμήμα του μεγαλύτερου δυ¬νατού κύκλου, θα υψωνόταν σε ιλιγγιώ¬δες ύψος και θα υποβασταζόταν από όσο το δυνατόν λιγότερα στηρίγματα. Η αποκάλυψη δεν βρισκόταν στην απλή σύλληψη ενός τρούλου - που δεν αποτε¬λούσε νέα ιδέα, έστω κι αν στη συνέχεια μονοπωλήθηκε σχεδόν από μία και μο¬ναδική σχολή - αλλά στο τελειότερο συνταίριασμα όλων αυτών των όρων. Ο Ανθέμιος δεν θα ανέπτυσσε απλώς ένα ήδη υπάρχον σύστημα ούτε και θα γινό¬ταν ταπεινός αντιγραφέας του. Η βυζα¬ντινή αρχιτεκτονική με το έργο αυτό θα έφτανε στην πλήρη ακμή της σχεδόν μο¬νομιάς. Η Αγία Σοφία ήταν «ταυτόχρονα προάγγελος και υπέρτατη έκφραση ενός νέου ρυθμού».
