Оригінальна споруда
Зведення храму пов'язане з перенесенням центру міста зі старого городища. Оригінальна будівля собору не збереглося, залишилися його фрагменти: залишки нижніх стін і стовпів, і апсид висотою близько 11 метрів. Архітектурне рішення полоцкого Софійського собору схоже з однойменними храмами Києва і Новгорода.
Це був пятинефний хрестово-купольний храм з князівськими хорами, з виділеної вівтарної частиною в центральній апсиді з Сінтроном, з куполом діаметром 5,85 метра.
До храму прилягали прибудови: крещальня і сходова вежа на князівські хори.
За літописами, можна приблизно сказати, що храм мав 7 глав. 4 купола розташовувалися симетрично від головного, а крещальня і сходова вежа мали свої голови, що створювало свій композиційний образ загального вигляду.
Головні відмінності від Києва і Новгорода - це відсутність галерей. Храм мав три апсиди, а не п'ять. Княжі хори відкривалися в центральне приміщення подвійними арками, що спираються на 1 проміжний стовп. Є вима (додаткове членування в апсідной частини подкупольного простору), характерна для Візантії.
Храм, подібно новгородському, був розписаний тільки фресками, тоді як в Києві поєднувалися фресковий і мозаїчна декоративне оздоблення храму. Будівництвом всіх трьох храмів, ймовірно, займалася запрошена з Константинополя артіль. Головна ідея храму - це входження жителів Полоцької землі до Вселенської церкви, нагадування про Софійському Соборі Константинополя, символ могутності князівської влади.
уніатський період
Після повернення Полоцька під юрисдикцію Великого Князівства Литовського в 1579 році військами короля Стефана Баторія Софійський собор став єдиним храмом в місті, що належали православним. Після підписання Брестської унії в 1596 році собор перейшов до уніатів. Після пожежі і часткового руйнування 1607 собор був в запустінні, в 1618 році уніатський архієпископ Йосафат Кунцевич відновив і значно перебудував собор.
У 1642 році собор знову постраждав від пожежі, але був незабаром відновлений. В ході російсько-польської війни Полоцьк було взято російськими військами царя Олексія Михайловича, який в 1654 році відвідав собор. До 1667 року Софійський собор був православним, а потім знову перейшов до уніатів.
вибух собору
Згідно з польським істориком XIX століття Францішеку Духінський, п'яний Петро I вторгся разом з солдатами в Собор Св. Софії в Полоцьку, що належав уніатам, де зберігалися мощі Йосафата Кунцевича. Цар зажадав ключі від царських врат, а коли базіліанов відмовилися їх дати, особисто убив настоятеля і чотирьох ченців-базиліан, а тіла наказав втопити в Двіні.
За іншою версією, конфлікт стався після того, як на запитання царя про зображення на іконі монахи відповіли, що це святий Йосафат, убитий єретиками. Цар наказав заарештувати ченців, але вони чинили опір, в результаті чого сталося зіткнення, в якому вони і були вбиті. Документи Кабінету Петра I, що зберігаються в РГАДА повідомляють, що «подія в Полоцьку було спонтанним проявом гніву царя, спровокованого зухвалим поведінкою уніатських ченців».
Під час Північної війни 1700-1721 років в притворі храму розміщувався пороховий склад, який 1 травня 1710 року вибухнув, після чого Софійський собор був повністю зруйнований і пролежав у руїнах до 1738 року.
Відновлення і подальша історія
Відновлення собору здійснив уніатський архієпископ Флоріан Гребницький. ДО 1750 року на збережених підставах стін була зведена двухбашенного базиліка в стилі віленського бароко, яку освятили на честь Зішестя Святого Духа. Під час Вітчизняної війни 1812 року храм використовувався французькими військами як стайня.
У 1985 році в соборі чехословацької органостроітельной фірмою «Rieger Kloss» був споруджений орган. Перший концерт був даний 2 травня 1985 року органістом Олегом Янченко.
Сучасний стан
Після відновлення в 1750 році собор став представляти собою трехнефную одноапсидний базиліку, орієнтовану на північ. З південного боку на висоту 50 м піднялися дві симетричні вежі. Перебудований в стилі позднебелорусского або віленського бароко собор отримав і нове рішення інтер'єру.
Крім барокових колон з'явилося багато ліпних прикрас, фігурні карнизи і кілька незвична колірна гамма. Вівтарна частина храму була відокремлена від центрального нефа високою триярусною перешкодою, до якої на зводі примикала барельєфне зображення Трійці Новозавітній. Другий і перший яруси були розписані і прикрашені дерев'яною скульптурою. Від розписів на вівтарної перешкоді збереглися: копія відомої фрески Леонардо да Вінчі «Таємна вечеря» і Спас Нерукотворний.
Собор входить до складу Полоцького історико-культурного музею-заповідника. Поруч з собором встановлено один з Борисових каменів.
У Софійському соборі в Полоцьку вже мали честь виступити такі органісти- віртуози як Йоганн Труммер (Австрія), П'єр Жваво (Франція), Вероніка Вебер-Геркен (Німеччина).
Біля входу в храм регулярно здійснюють молебні представники Білоруської греко-католицької церкви.
В одному з прибудов собору у церковних свят відбуваються православні богослужіння.
Собор Софії Премудрості Божої