Во времена Киевской Руси собор был княжеской усыпальницей. В Софии Киевской сохранилась гробница Ярослава Мудрого и его жены Ирины. Она находится в одном из северных алтарей. Беломраморный византийский саркофаг весом около 6 тонн изготовлен, вероятно, еще в VII– VIII вв. Он украшен резьбой с изображениями креста, пальмовых и кипарисовых ветвей, птиц и рыб (предполагаемые символы воспарения души к небу и молчания бренного тела). Греческие буквы сокращенно обозначают: «Иисус Христос – победитель» и «Свет Христов просвещает всех». В 1930-х гг. гробница была вск рыта. В ней обнаружились разрозненные кости, из которых удалось составить мужской и женский скелеты. Явные следы хромоты у мужского скелета подтвердили, что останки действительно принадлежат Ярославу Мудрому, ведь из летописей известно, что князь был хромым. По сохранившемуся в гробнице черепу антрополог и скульптор Михаил Герасимов выполнил бюст князя (экспонируется в соборе). Другие княжеские захоронения (в том числе Владимира Мономаха) до наших дней не дошли. В северной галерее покоятся митрополиты XIX в. – Евгений (Болховитинов, известный историк) и Платон (Городецкий).