Каменный храм святой Софии в Полоцке с 1050 года строил уже правнук Ярослава Мудрого, Всеслав Брячиславич.

В качестве материала при его строительстве использовались специальные плоские кирпичи - плинфа, а также необработанные камни-валуны. Пятинефный крестово-купольный храм высотой в 31 м, с княжескими хорами, с выделенной алтарной частью в центральной апсиде, с куполом диаметром 5,85 метра. К храму прилегали пристройки: крещальня и лестничная башня на княжеские хоры. По летописям, можно предположительно сказать, что храм имел 7 глав. 4 купола располагались симметрично от главного, а крещальня и лестничная башня имели свои главы, что создавало свой композиционный образ общего вида. Главные отличия от Киева и Новгорода — это отсутствие галерей. Храм имел три апсиды, а не пять. Главная идея храма — это вхождение жителей Полоцкой земли во Вселенскую церковь, напоминание о Софийском Соборе Константинополя, символ могущества княжеской власти.

После возврата Полоцка под юрисдикцию Великого Княжества Литовского в 1579 г. войсками короля Стефана Батория Софийский собор стал единственным храмом в городе, принадлежавшим православным. После подписания Брестской унии в 1596 г. собор перешёл к униатам.

После пожара и частичного разрушения 1607 г. собор был в запустении, а в 1618 г. собор был восстановлен и значительно перестроен. В 1642 г. собор вновь пострадал от пожара, но был вскоре восстановлен. В ходе русско-польской войны Полоцк был взят русскими войсками царя Алексея Михайловича, который в 1654 г. посетил собор. До 1667 г. Софийский собор был православным, а затем вновь перешёл к униатам.

11 июля 1705 г., во время Северной войны 1700—1721 годов, собор был закрыт.

К 1750 г. на сохранившихся основаниях стен была возведена двухбашенная базилика в стиле виленского барокко, которую освятили в честь Сошествия Святого Духа. Во время Отечественной войны 1812 г. храм использовался французскими войсками как конюшня.

Таким образом, определились некоторые черты и особенности архитектуры школ Древней Руси, которые окажут серьезное влияние на дальнейшее формирование стилистических характеристик русской архитектуры XII-ХIV вв.

Три Софии превратились в три «краеугольных камня» Святой Руси, положенных в Киеве, Полоцке, Новгороде. Святые и Мудрые храмоздатели, очевидно, считали и надеялись, что «Премудрость Божия» будет вечно способствовать единству русских людей, целостности Русской земли, Русской Православной Церкви.

1. Храм Святой Софии в Киеве (1037 г.); 2. Храм святой Софии в Новгороде (1045 г.); 3. Храм святой Софии в Полоцке (между 1050 —1060 гг.)

В целом, в X - первой половине XI вв. русские зодчие осваивают технику каменного строительства и, применительно к конкретным условиям, вносят изменения в общераспространенные типы культовых зданий. Шел процесс приспособления византийских схем храмов к условиям Руси. Специфика социального заказа, природных условий, традиции деревянного строительства, особенности мировосприятия, художественных идеалов – все это налагало отпечаток на архитектурные произведения.

В первой половине XI в., в период наивысшего могущества и единства Русской державы, каменные храмы воплощают общегосударственные идеи, облекаемые в религиозную форму. Грандиозные соборы, окруженные галереями или притворами, с хорами и лестничными башнями, сложной многоступенчатой композицией выражали мощь Древней Руси, принявшей христианство.