Le monument le plus ancien et le plus imposant de Novgorod est la cathédrale Sainte-Sophie (également connue dans la tradition orthodoxe sous le nom de «Sagesse divine»),
construit entre 1045 et 1050 et situé dans le détinets (citadelle) sur la rive ouest de la rivière Volkhov. La cathédrale a été commandée par le prince de Novgorod, Vladimir Yaroslavich; par son père, Yaroslav le Sage (dont la propre cathédrale Sophia de Kiev entrait dans sa phase de construction finale); et par l'archevêque Luka de Novgorod. Parce que la construction en maçonnerie était en grande partie inconnue à Novgorod avant le milieu du XIe siècle, une cathédrale d'une telle taille et complexité n'aurait pu être construite que sous la supervision de maîtres constructeurs importés, vraisemblablement de Kiev. Le matériau de base pour la construction des murs et des piliers, cependant, a été obtenu dans le Novgorod: pierre des champs et blocs de calcaire non tressés enfoncés dans un mortier de brique concassée et de chaux.
La cathédrale a cinq bas-côtés pour la structure principale, avec des galeries fermées attachées aux façades nord, ouest et sud. La Novgorod Sophia est plus petite que son homologue kiévan, mais les deux cathédrales sont à peu près de la même hauteur. C'est là une explication du sens beaucoup plus aigu du développement vertical de la cathédrale de Novgorod.
Les chroniques de Novgorod indiquent que l'intérieur a été peint de fresques sur une période de plusieurs décennies. Des fragments d'œuvres du XIe siècle ont été découverts, ainsi que des fresques du début du XIIe siècle. La plupart des peintures originales de l'intérieur ont disparu depuis longtemps sous des siècles de rénovations. Bien que de petites zones de l'intérieur aient des décorations en mosaïque, il n'y avait pas de mosaïques comparables à celles de Kiev. La façade extérieure au-dessus du portail ouest présente également des fresques, mais l'élément le plus distinctif est le portail lui-même, avec ses magnifiques portes Sigtuna en bronze, produites à Magdebourg dans les années 1050 et prises dans la forteresse varègue de Sigtuna par les pillards de Novgorod en 1117.