İstanbul’un fethi ile Fatih Sultan Mehmet, ilk namazı Ayasofya Camii’nde kılmıştır. Fethin sembollerinden biri haline gelen bu özel ve gizemli yapıda 86 yıl sonra cemaat Cuma namazını eda edecek. Ayasofya tarihinden mabedin yapımında 1000 usta ve 10.000 işçi ile beraber 5 yıl gibi bir sürede tamamlanmıştır. Tarihi yarımada da bulunana Ayasofya Camii, 1500 yıllık bir tarihe sahiptir.
I. Kilise İmparator Constantinos ’un (324–337) oğlu imparator Constantios (337–361) tarafından 360 yılında yaptırılmıştır. Bu kilise bazilikal planlı ve ahşap çatılıdır. Kilise 404 yılında İmparator Arcadios’a karşı, çıkan halk ayaklanmasında kısmen yakılmış ve harap olmuştur.
II. Kilise İmparator II. Theodosios (408–450) tarafından Mimar Ruffinos ’a 415 yılında inşaa ettirilmiştir. Bu yapı da yine bazilikal planlı, ahşap çatılı, 5 nefli ve 3 kapılı anıtsal girişli bir yapıdır. II. Ayasofya da İmparator Iustinianos ( 527–565) aleyhine 532 yılında başlayan ve tarihte Nika ayaklanması olarak adlandırılan isyan sonucunda yanmış ve yıkılmıştır.
Bugünkü Ayasofya İmparator Iustinianos tarafından dönemin iki önemli mimarı olan Miletos’lu (Milet) Isidoros ile Tralles’li (Aydın) Anthemios ’a yaptırılmıştır.
Ayasofya’da VI. yüzyılda yapılan orjinal tavan mozaiklerinin bitkisel ve geometrik motifli olanları günümüze kadar ulaşmış, ancak tasvirli mozaikler ikonaklazma akımının bitiminden sonra yapılmıştır.
1453’te kilise camiye dönüştürüldükten sonra Osmanlı sultanı Fatih Sultan Mehmet’in gösterdiği hoşgörüyle mozaiklerinden insan figürleri içerenler tahrip edilmemiş (içermeyenlerse olduğu gibi bırakılmıştır), yalnızca ince bir sıvayla kaplanmış ve yüzyıllarca sıva altında kalan mozaikler, bu sayede doğal ve yapay tahribattan kurtulabilmiştir.
Cami, müzeye dönüştürülürken sıvaların bir kısmı çıkarılmış ve mozaikler yine gün ışığına çıkarılmıştır.