Eminönü’nde Sultan Ahmet Camisi’nin karşısında yükselen tarihi mekân, inşa edildiği ilk zamanlarda büyük kilise anlamına gelen “Megale Ekklesia” ismiyle anılmış; bugünkü “ Ayia Sofia” ismi V. Yüzyılın sonlarına doğru kullanılmaya başlanmıştır.
15 Şubat 360 tarihinde açılan Ayasofya; 404’de kısmen yanar ve II. Teodosios döneminde ( 405- 450) tamir edilir ve 10 Ekim 415’te tekrardan açılır. 532 yılında çıkan ikinci ayaklanma sonrası Ayasofya tamamen yanmış, günümüzdeki yapı bu ikinci yangından sonrası I. İustinianos tarafından Batı Anadolulu İsidoros ve Artemios’a yaptırılmıştır. İnşaat için, farklı yerlerden sütun ve taşlar İstanbul taşınmıştır. Ayasofya’nın yapımında, yüz ustabaşı ve on bin işçiyle sürdürülen çalışmalar, beş yıl sürmüş ve açılış 27 Aralık 537 yılında gerçekleştirilmiştir.
Fatih Sultan Mehmet’in İstanbul’u fethiyle Ayasofya’da yeni bir dönem başlar. Yüzyıllarca kilise olarak kullanılan mabet, Fatih döneminde camiye devşirilir ve mabedin batı kısmındaki yarım kubbenin bulunduğu tarafa ahşap bir minare eklenir. Yapıya II. Bayezid zamanında bir, Sultan Selim zamanında iki, minare daha eklenir. Sultan I. Mahmut zamanında yapıya bitişiğindeki kütüphane (1739), Osmanlı mimarisinin en güzel örneklerinden biri olan şadırvan (1740) ve muvakkithane ile sıbyan mektebi (1742) eklenir. Ayrıca, 16 yüzyıldan günümüze kaldığı sanılan mihrap, müezzin mahfili, vaaz kürsüsü işçilikleriyle birer şaheserdir.
Ana yapıya dokuz kapıdan girilir. Kubbe örtüsü 55,6 yüksekliğinde ve 32 metre çapında bazilikadır. Bu Kubbe 24.3 yüksekliğinde dört ayak üzerine oturtulmuştur. Cami sağınını örten beyaz mermer kaplama Marmara adalarından, damarlı pembe mermerler Afyon Karahisar’dan, yeşil somakiler Teselya ve Mora’dan, porfirler Mısır’dan, sarı mermerlerse Cezayir’den getirilmiştir. Yan sağınların tavan örtüsü mozaiklerle, duvarlar da yer yer renkli taşlarla ve enfes çinilerle kaplıdır. Tarihi mabedin duvarlarını süsleyen yazılar, Osmanlı Dönemi’nin ünlü hattatlarının elinden çıkmıştır.
Ayasofya’da birçok sultanın sandukası bulunur. Sultan II. Selim, Sultan III. Murat, Sultan III. Mehmet, Sultan I. Mustafa ve Sultan İbrahim’in yanı sıra bazı hanedan mensupları da burada medfundur.
1931 yılında Türk Hükümeti’nin iznini alan Amerikalı Th. Whittemore, Osmanlı Dönemi’nde kaplamalarla örtülen renkli resim ve mozaik tabakanın gün ışığına çıkarılması için çalışmalara başlamış; çalışmalar devam ederken 1934 yılında müzeye çevrilmesi yönünde karar alınmış ve 1935 yılında ziyaretçilere açılmıştır. Günümüzde yerli ve yapancı konuklarını ağırlamaya devam eden mekanda, restorasyon çalışmaları devam ediyor.