Ett valv är ett konstruktivt element i arkitekturen som består av kilformade stenar som hålls på plats genom att de pressas mot varandra. Eftersom belastningen från stenarna pressas vinkelrät mot belastningens riktning orsakar ett valv kraftiga horisontella tryck på vederlagen, det vill säga de bärande byggnadselementen, vid anfangen, deras mötesyta. De mest ursprungliga valvformerna är den halvsfäriska kupolen och det halvcylindriska tunnvalvet, vilka utbildades i forntidens Mesopotamien och sedan vidareutvecklades i Rom, där valvslagningstekniken nådde sin höjdpunkt genom uppfinningen av cement, som användes i kombination med tegel i t. ex. Pantheon samt i broar och akvedukter. Kryssvalvet utvecklades främst av romarna och består i princip av två varandra korsande tunnvalv. Det blev de mest använda valvtyperna i medeltidens västerländska arkitektur, där romarnas rundbågiga valvform präglade den romanska epoken och avlöstes av den gotiska uppfinningen, det spetsbågiga valvet. I detta förstärktes de korsande diagonallinjerna med valvribbor, och på så sätt uppstod det smäckra ribbvalvet, där ribborna bildar ett bärande skelett, medan de kupiga murpartierna däremellan, valvkapporna, bildar ett tunnare, utfyllande skal. Under sengotiken fick ribbvalvet många dekorativa varianter, t. ex. stjärnvalv, nätvalv och solfjädersvalv. Valvet kan beskrivas med sin spännvidd, det vill säga avståndet mellan vederlagen, och valvets höjd (kallas valvhöjd, båghöjd eller pilhöjd) som är vertikala avståndet mellan anfangslinjen och hjässan. Bågens form i valvet kan vara en halvcirkelbåge, en förtryckt båge (vars höjd är mindre än halva spännvidden) eller en överhöjd båge (vars höjd är större än halva spännvidden. Ligger valvbågens stöd på olika höjd kallas bågen för stigande. Om murarna som begränsar rummet bär upp lasten från valvet kallas de vederlagsmurar, uppbär de ingen last från valvet kallas de sköldmurar. Ett äkta romerskt valv bärs upp genom spänningen som bildas mellan stenarna till skillnad från det äldre oäkta grekiska valvet som i stort sett bara består av staplade stenar till en/ett öppning/valv. Enligt denna definition är inte moderna betongvalv valv, eftersom deras armering uppbär mycket av krafterna som annars hade överförts till vederlagen. Välvda betongkonstruktioner kallas ändå för valv. Bremervalv (eller bremerbjälklag) kallas en äldre typ av patenterat bjälklag bestående av håltegel mellan stålbalkar. Valvkappa kallas det kupiga fältet mellan bågar och valvribbor i ett valv. Antalet valvkappor beror på typen av valv. Kupol är en speciell form av valv. En båge är den tvådimensionella motsvarigheten till valvet. Gratbåge är den böjda linje som bildas där två valvkappor möts. trattvalv (solfjädersvalv).
Ett ribbvalv är ett valv som har ett skelett av bågformiga diagonala ribbor, mellan vilka valvkapporna är murade i ljusare nyanser. Valvribba, även ribba, är en murad förstärkning av gratbågar i ett valv, det vill säga där valvkapporna skär varandra. Ribban kan vara rikt profilerad, och har till uppgift att avleda krafterna från valvet till stöden. I den gotiska arkitekturen anses ribborna ha huvudansvaret för att bära valvet men med tiden tar den dekorativa funktionen över.
Interiören rymmer flera detaljer som knyter an till kyrkans långa byggnadshistoria. Strax framför det bevarade lekmannaaltaret ligger riksföreståndaren Birger jarls gravtumba med skulpterad häll. Från 1600-talets renovering finns De la Gardies familjegrav och den pampiga fasta inredningen i barockstil. På platsen för Varnhems kyrka i Västergötland finns också de äldsta spåren av kristendom i Sverige, de senaste utgrävningarna har gett bevis för att kristnandet av Västergötland skedde 100 år tidigare än man tidigare trott. Man har funnit gravar från vikingatiden som vittnar om ett kristet gravskick. Den helhetsbild som undersökningar med C14-dateringar ger gör det troligt att den kristna begravningsplatsen togs i bruk under sent 800-tal. På platsen byggdes först en träkyrka och därefter en stenkyrka som tros ha uppförts senast på 1040-talet vilket gör den till den äldsta stenkyrkan på svensk mark, utanför Skåne. Kung Sverker den äldre donerade flera gårdar och lät instifta ett cistercienserkloster tillsammans med biskop Eskil i Sverige, även rika privatpersoner gjorde stora donationer som fru Sigrid av den Erikska ätten, som donerade sin stora gård Varnhem till cistercienserorden. Abboten Henrik anlände till Varnhem i maj 1150 från Alvastra kloster i Östergötland och påbörjade uppförandet av en klosterkyrka i romansk stil med klostret Fontaney som förebild. Kordelen utformades som ett högkor med rakt avslut, omgivet av två rakslutade sidokor. I anslutning till koret anlades ett tvärskepp med två korsarmar. Därefter uppfördes ett treskeppigt långhus av basilikatyp, d.v.s. mittskeppet gjordes högre än sidoskeppen. Valven, som saknade ribbor, slogs så att varje valv i mittskeppet stöttades av två mindre valv i sidoskeppen. I enlighet med cistercienserordens regelverk utformades långhuset med släta väggar och arkadpelare. 1234 bröt en brand ut som troligen började i kordelen och ödelade klostret. Ett omfattande återuppbyggnadsarbete sattes igång med understöd av Birger jarl. Kyrkan täcktes med unggotiska valv och fick ett nytt östparti. Koret ändrades på samma sätt som munkarna i klosterkyrkan i Clairvaux ändrade koret, då Bernhard av Clairvaux avlidit 1153, från rakslutning till en halvcirkelformad absid med koromgång och kranskapell. Kyrkorummet smyckades med finhuggna detaljer i sandsten, däribland flera individuellt utformade konsolhuvuden. Västfasaden fick i huvudsak sin nuvarande unggotiska utformning vid 1200-talets mitt, man kan se hur de äldsta delarna av kalkstensmurarna från 1100-talet är grovt tuktade, medan 1200-talets murverket fått en finare bearbetning. Den norra tvärskeppsfasaden har en praktfull baldakinportal från samma tid. Den nyrenoverade kyrkan blev i huvudsak klar under 1260-talet. Klosterkyrkan i Varnhem blev gravplats för den kungliga Erikska ätten, Knut Eriksson (1196), Erik Knutsson (1216), Erik den läspe och halte Eriksson (1250) som gynnade klostret med rika gåvor i mark och pengar som ersättning för de förnämliga gravplatserna. De tre kungarna har var sitt gravkor med monument från 1600-talet. Här har också kung Inge den äldre ( c:a 1100) som tillhörde den Stenkilska ätten ansetts vila, vars kvarlevor flyttades till klosterkyrkan före branden år 1234 från Hångers ödekyrkogård och då ska ha funnits under en omärkt sten i mittgången. I vår tid anses det klarlagt att Inges familjegrav i stället finns i Vreta kyrka och att hans stoft flyttades – vidare? – dit. På en högst framträdande plats i klosterkyrkan, framför det "Heliga Korsets Altare", har stamfadern för den kungliga Bjälboätten sin gravplats, under en skulpterad gravhäll vilar Birger jarl (1266) med sonen hertig Erik (1275) och andra gemålen, änkedrottning Matilda av Danmark (1288). En porträttbyst som föreställer Birger finns högt uppsatt under ett takvalv. Andra personligheter som vilar i Varnhems klosterkyrka är Magnus Gabriel de la Gardie med hustru, prinsessan Maria Eufrosyne, samt Jesper Swedberg.
Men bebyggelsehistorien under de första århundradena är dunkel. Vad vi vet är att koret hade kryssvalv, som mycket väl kan ha varit ursprungligt, medan långhuset från början hade ett plant trätak och träpelare. Det är lätt att konstatera att mittskeppets valv inte varit samordnade med korets kryssvalv, vars anfang ännu kan spåras bakom nummertavlorna i koret. När valven slogs vet man ej. Kanske man planerade att bygga ett torn när man uppförde de tre grova, kantiga pelarna men åtrat sig och fortsatt med den runda kolonnen i stället för en fjärde pelare. Stad och borg brändes ned under unionsstriderna 1517. Västerviksborna flyttade då tillbaka till Gamla Västervik, som åter blev stad. Nya Västervik låg öde tills Gustav Vasa beordrade stadsborna att återvända och bygga upp staden igen vilket skedde 1547. Kyrkans öde under de 30 åren vet vi ej, men mycket kan ha hänt. En sak är emellertid klar, när den åter togs i bruk, var det inte längre som en romersk-katolsk utan som en evangelisk-luthersk kyrka. År 1612 brann Västervik ner i strider med danskarna och kyrkan skadades, bland annat rasade korets valv. Men kyrkan synes likväl ha kunnat nyttjas för gudstjänst, vilket tyder på att den inte var helt förstörd. När kyrkan var reparerad hade korets kryssvalv ersatts av det plana tak som finns där i dag. Långhusets valv, kantiga pelare och runda kolonner är samma som i dag. Den fortsatta bebyggelsehistorien är väl dokumenterad. En enda medeltida ingång är bevarad, nämligen koringången. Dörren tillkom antagligen efter branden 1612. Andra ursprungliga ingångar har byggts bort. Först byggdes tornet omkring 1670 och försågs med en hög, smal spira. När man delvis rev kyrkans gavelmur för att utöka kyrkorummet med tornets bottenvåning, kom berget i dagen och i en kyrkbänk kan man sitta med fötterna på hälleberget, ett bevis på att S:ta Gertruds kyrka inte är byggd på lösan sand. År 1677 brann staden åter ner i samband med danskbesök. Kyrkan skonades den gången men slottet förstördes och blev ruin. Staden byggdes däremot snabbt upp och har ej sedan dess varit utsatt för totalförstörelse. Det följande seklet var expansivt för Västerviks del och det återspeglas även i kyrkans bebyggelsehistoria. Under 1730-talet måste man bygga till kyrkan. Norra tvärskeppet tillkom. Man fick hämta tegel från slottsruinen till bygget, i övrigt är S:ta Gertruds kyrka en gråstenskyrka. Trätakets magnifika grisaillemålning illustrerar liknelsen om fyrahanda sädesåker. 1739 var bygget klart. Redan efter 25 år var det dags att bygga till igen och då kom södra tvärskeppet till. Det välvda taket, säkerligen byggt av timmermän från stadens varv, lockar till att jämföra tvärskeppet med ett upp- och nedvänt skepp med kölen i vädret. En intressant bildsvit pryder läktarbröstet. Det är paralleller mellan Gamla och Nya testamentet placerade till vänster resp. till höger på läktarbröstet. Så till exempel Elia himmelsfärd och Kristi himmelsfärd. Men några år tidigare, 1762, hade blixten drabbat kyrkan under pågående gudstjänst. dödat orgeltramparen, skadat orgeln och ramponerat tornspiran. Det dröjde in på 1780-talet innan orgeln, en wisteniusorgel, blev restaurerad av Pehr Schiörlin, en lärjunge till Jonas Wistenius, samt tornspiran ersatt av huv med lanternin. Arkitekt var Carl Fredrik Adelcrantz, en av landets förnämsta, och den ende arkitekt som satt sin prägel på S:ta Gertruds kyrka, den är annars ett byggnadsverk helt av provinsiella snickare och stenarbetare. Med Adlerceantz tornhuv hade S:ta Gertruds kyrkobyggnad i huvudsak nått sin slutliga form.
Kungsholms, eller Ulrica Eleonora, kyrka ritades av arktitekten Mathias Spieler, svärson till Jean de la Vallée. Kyrkan började uppföras 1672 och invigdes 1688. Åren 1735–1737 tillkom dock ett kraftigt torn till i väster, vilket alltså bröt den ursprungliga planen för kyrkan som ett grekiskt kors. Kyrkklockorna flyttades vid färdigställandet av tornet dit från klockstapeln, som revs. På så vis frångicks redan då den ursprungliga planen över kyrkan som ett grekiskt kors. På tornets västfasad finns årtalet 1737 i smitt järn, i något som liknar balkfästen. Det fanns före branden 1865 även på tornets norra och södra sidor, men strax nedanför tornhuven till skillnad från västfasaden. Tornet hade till en början ett brädtak med en kula högst upp. Detta tak och tornets inredning i trä brann upp vid en brand 1752. Tornet började därefter återställas 1757 och tornets huv fick en låg barockhuv med urtavlor till hälften instuckna underifrån och däröver en mindre kupol, som avslutades med en liten lanternin med spira högst upp. Det utseendet förändrades något 1794. I muren under urtavlan fanns två ljudgluggar (för klockringningen) utan friser och bårder som det nyklassicistiska tornet har idag. Tornets kanter pryddes inte heller av de kraftiga hörnfriser som idag finns längs tornmurarna. På det hela taget kan man säga att tornet hade enklare utsmyckningar i murarna och en lägre huv med en annan utformning. Tornets övre delar liksom hela tornets hörn skiljer sig idag väsentligt från det tidigare utseendet. På Gustav III:s uppdrag 1790 ritade arkitekten Erik Palmstedt en ny korinredning med ett nytt altare och dessutom en ny predikstol, biskopsbänk (en särskild kyrkbänk) och en ny biskopsstol, den sistnämnda finansierades av biskop Herman Schröderheim. Dessa arbeten slutfördes 1793 och innebar att den bakersta delen av östra korsarmen nu helt avskildes från kyrkorummet. Det skedde genom att en ny mur uppfördes hela vägen upp till taket mellan koret och en större (högre) sakristia därbakom. Två fönster byggdes istället för att personer läktaren bakom över sakristian skulle kunna få insyn i kyrkorummet. I den nya mellanmuren mellan sakristian och koret byggdes en halvrund fördjupning, en ny rund absid, och där placerades det nya altaret. Det innehåller ett kors och två änglar och ett altarbord i sten. Änglarna utfördes av skulptören Johan Tobias Sergel. Karlstads domkyrkas tak och torn förstördes vid den stora stadsbranden 2 juli 1865, då nästan hela Karlstad lades i aska. Vid branden förstördes tornets huv och hela dess innandöme. Klockorna smälte eller föll ner på valvet över vapenhuset, som dock höll, även om det blev ett stort hål i det. Övriga valv höll helt och hållet, men kyrkorummet rökskadades. Inredningen, till och med den känsliga orgeln klarade dock branden trots hettan. Valvens säkerhet undersöktes efter branden av en arkitekt. Likaså provades orgeln med en timmes kraftigt spel. Den invändiga restaureringen skedde sedan inte förrän vid slutet av 1870-talet, då målningen hade åldrats och flagnat och inventarierna behövde underhållas. Samtidigt installerades nya värmeugnar som värmesystem. Kyrkan hade tidigare saknat uppvärmning. Efter branden fick tornet sitt nuvarande nyklassicistiska utseende efter ritningar av arkitekten i Överintendentsämbetet Albert Törnqvist, tornet fick även en ny hög spira med infällda urtavlor samt nya klockor. Samtidigt slopades det tidigare valmade taket. Varje korsarm (också det som syns bakom västornet) fick nya gavlar i stil med tornets nya utformning, med stora rundbågiga vindsfönster överst i varje korsarm utom i den västra där tornet står. Norra och södra korsarmen fick dessutom nya runda fönster som liknar rosettfönster, vilka ger ljus åt tvärskeppets södra och norra valv och läktare.