Ayasofya, Konstantinopolis’te, yani bugünkü İstanbul’da bulunmaktadır. İmparator Jüstinyen’in kişisel gözetimi altında bir Hıristiyan katedrali olarak inşa edilmiştir. Kilisenin takdis töreninde Bizans hükümdarının, Eski Ahit’e göre Kudüs’teki ünlü Yahudi tapınağını yaptıran Kral Süleyman’ı geçtiğini iddia ettiği söylenir.
Ayasofya’nın Doğu’nun gizemciliği ile Roma imparatorluk mimarisinin Panteon örneğindeki gibi iddialı ölçülerini birleştirdiği sıklıkla söylenir. 532 ile 537 yılları arasında inşa edilen bu şaheser, mimardan ziyade matematikçi olan Miletli İsidoros ve Trallesli Anthemius tarafından tasarlandı. Kilisenin kubbesi 55 metre yüksekliğindedir. Dört pandantifle, yani yarımkürenin ağırlığını dört paye üzerine eşit olarak dağıtan dört adet üçgen parçayla desteklenmiştir. Kubbenin temelindeki kırk pencere içeri ışık girmesine izin verir. Ayrıca kubbeyi ağırlığı yokmuş gibi, aşağıda ibadet edenlerin üzerinde süzülüyormuş gibi gösterir. Kilise başlangıçta altın mozaiklerle ve dekoratif motiflerle süslenmişti. Fakat sonradan gelen hükümdarlar, kutsal şahsiyetlerin birçok resmini ekletti.
Yunanca “kutsal bilgeliğin kilisesi” anlamına gelen Ayasofya, yıllarca depremlerden önemli ölçüde zarar gördü. Ayasofya başlangıçta Bizans imparatorunun şahsi kilisesiydi. Ancak Osmanlılar’ın Konstantinopolis’i 1453 yılında işgal etmesinden sonra camiye dönüştü. İnsan resimlerinin İslamiyet tarafından yasaklanmasından dolayı figüratif mozaiklerin üzeri alçıyla kapatılmıştır. Bugün hâlâ bina içinde görülebilen kaligrafik süslemelerin yanı sıra yapıya dört tane de minare eklenmiştir. 1936’da Mustafa Kemal Atatürk döneminde bina ibadete kapatılmıştır. Böylece modern İstanbul’un en fazla turist çeken yerlerinden biri olan Ayasofya Müzesi’ne dönüşmüştür.
1993 yılında UNESCO, Ayasofya’yı tehlike altındaki tarihi alanlar listesine aldı. O zamandan beri binanın temeli güçlendirildi ve eski mozaiklerden çok daha fazlası gün ışığına çıkarıldı.
1453’te İstanbul’un fethinden sonra, Fatih Sultan Mehmed , ahşap bir minare, büyük bir avize , bir mihrap ve bir minber yaptırdı.
Yapının güneydoğu köşesinde yer alan kırmızı minareyi II. Bayezid yaptırmıştır.