Строительство храма осуществлялось скорее всего в 1030-х гг. , предположительно в 1037 г. , и, вероятно, было связано с приездом в Киев из Константинополя митрополита-грека Феопемпта - первого в ряду Предстоятелей Русского Церкви, упоминаемых Нестором Летописцем в "Повести Временных Лет". Строили собор скорее всего греческие мастера, прибывшие вместе с митрополитом. Некоторыми исследователями высказывалось предположение, что строительство Софии Киевской было связано с восстановлением юрисдикции Константинопольского Патриархата над Русской Церковью (гипотеза Приселкова-Карташева) в период правления Ярослава Мудрого: Десятинная церковь, бывшая главным храмом Руси при св. Владимире, таким образом уступала место Софийскому собору, который отныне становился кафедральным храмом митрополитов-греков. Однако в конце своей жизни Ярослав рассорился с Византией и даже воевал с греками, что отразилось на положении Русской Церкви. В 1051 г. был поставлен первый митрополит русского происхождения - Иларион. В связи с его интронизацией Софийский собор впервые упомянут как вполне законченный и освященный храм.