Размерите й са: 46.45 на 20.20 м, височина на купола - близо 20 м, ширина - 9 м.

След походите на кан Крум ( 809 - 811 г.) Сердика е присъединена към българската държава. Поправена е пострадалата от битката "Св. София" и вероятно след покръстването на българите през 865-66 г. е станала митрополитска (съборна) църква. Умалени са или са били запушени някои врати и прозорци. През IX-X в. се утвърждава славянското име на Сердика - Средец. През 927 г. българският патриарх Дамиан преместил седалището си от Дръстър (Силистра) в Средец. От това време е откритият в "Св. София" надпис върху зазиданата северна врата на напречния кораб - "Дамианос".

През византийското владичество (1018-1186г.) "Св. София" запазила статута си на митрополитска църква. Тогава за първи път вътрешността й била украсена със стенописи. При разкопките през 1911-12 г. проф. Б. Филов открива надпис на гръцки език:" ... за много години на патриарха ... " Не е запазен.
През Второто българско царство, от 1194 г. Средец се връща в границите на държавата. Храмът "Св. София" отново е съборна църква. Вторият открит пласт фрески е от това време - XIII-XIV в. Към църквата е имало училище (или манастир) за свещеници-книжовници. В сградата или около нея зачестили погребенията на знатни светски и духовни лица - в два гроба под притвора са открити златни пръстени-печати на болярите Ходор (Тодор) и Витомир.
В грамотата на цар Иван Шишман за драгалевския манастир "Св. Богородица Витошка" от 1382 г. "Св. София" се споменава като митрополитска църква, а Средец е наречен "в Христа София".
Новото име на града, прието от прекрасната антична базилика, намираме за първи път през 1376 г. в писма на дубровнишки търговци.
След падането на София под османско владичество през 1382 г. пострадалата църква е била изоставена, а стенописите - унищожени. Да я разрушат - не могли, при всеки опит измирало по едно семейство. През 1515 г. в Неделя Месопустна край "Св. София" е била издигната кладата, погълнала в пламъците си мъченика за християнската вяра св. Георги Нови Софийски.