Ayasofya Doğu Roma İmparatorluğu’nun İstanbul’da yapmış olduğu en büyük kilise olup aynı yerde üç kez inşa edilmiştir. İlk yapıldığında Megale Ekklesia (Büyük Kilise) olarak adlandırılmış, 5. yüzyıldan itibaren ise Ayasofya (Kutsal Bilgelik) olarak tanımlanmıştır. Ayasofya Doğu Roma İmparatorluğu boyunca hükümdarların taç giydiği, başkentin en büyük kilisesi olarak katedral işlevi görmüştür.
İstanbul'un fethi sonrasında camiye çevrildi
Fetihten hemen sonra yapı güçlendirilerek en iyi şekilde korunmuş ve Osmanlı Dönemi ilaveleri ile birlikte cami olarak varlığını sürdürmüştür. Yapıldığı tarihten itibaren çeşitli depremlerden zarar gören yapıya, hem Doğu Roma, hem de Osmanlı döneminde destek amacıyla payandalar yapılmıştır.
Ayasofya’nın kuzeyine, Fatih Sultan Mehmed Dönemi’nde bir medrese yaptırılmış, her dönemde bakım ve onarım çalışmalarından geçmiş, en kapsamlı tamir çalışması Sultan Abdülmecid Dönemi'nde (1839-1861) Fossati tarafından yapılmıştır. Sultan Abdülaziz Döneminde Ayasofya çevresinin yeniden düzenlenme çalışmaları sırasında medrese 1869- 1870 yılları arasında yıktırılmış ve1873- 1874 yılları arasında ise yeniden yaptırılmıştır. 1936 yılında yıkılmış olan Medresenin kalıntıları 1982 yılında yapılan kazılar sonucu ortaya çıkarılmıştır.
Osmanlı Dönemi’nde, 16. ve 17. yüzyıllarda, Ayasofya’nın içine mihraplar, minber, müezzin mahfilleri, vaaz kürsüsü ve maksureler eklenmiştir.
Ayasofya’da, Sultan Abdülmecid Dönemi’nde Hattat Kadıasker Mustafa İzzet Efendi tarafından yazılan 7.5 m. çapındaki 8 adet hat levhası ana mekânın duvarlarına yerleştirilmiştir. “Allah, Hz. Muhammed, Hz. Ebubekir, Hz. Ömer, Hz. Osman, Hz. Ali, Hz. Hasan ve Hz. Hüseyin” yazılı bu levhalar İslam âleminin en büyük hat levhaları olarak bilinmektedir. Aynı hattat kubbenin ortasına ise Nur Suresi’nin 35. ayetini yazmıştır. Mustafa Kemal Atatürk’ün emri ve Bakanlar Kurulu kararı ile müzeye çevrilmiş ve 1 Şubat 1935’de müze olarak, yerli ve yabancı ziyaretçilere açılmıştır.