Świątynia Hagia Sophia to najważniejszy i najsłynniejszy zabytek w Stambule, klejnot nie tylko wieku Justyniana, ale całej architektury bizantyjskiej. Była kościołem przez 916 lat, a meczetem przez 482; sekularyzowana z rozkazu Atatürka dzisiaj pełni rolę muzeum. Chociaż jej wygląd zewnętrzny nie wydaje się szczególnie piękny, pozostaje jednym z najważniejszych świadectw w historii ludzkości: nie istnieje inna bizantyjska budowla, która by choć w połowie dorównała wielkością tej i nigdy ​​nie została ona naśladowana w architekturze aż do XVI wieku, (kiedy zaczęto budować osmańskie meczety), ponieważ uznawano ją za cud, a prace nad jej budową dobiegły końca tylko dzięki boskiej interwencji. Jej historia jest bardzo skomplikowana: wzniesiona na cześć Świętej Mądrości (gr. Ἁγία Σοφία, tur. Ayasofya) w latach 326 - 360 przez cesarza Konstantyna Wielkiego, powiększona przez Konstancjusza II, została całkowicie zniszczona przez pożar w 404 roku. Odbudowana przez Teodozjusza II ponownie spalona w czasie rewolty Nika w styczniu 532, wraz z innymi kościołami, termami i częścią w pałacu królewskiego.

W tym samym roku Cesarz Justynian I Wielki zdecydował się na jej odbudowę, ale z takim przepychem i wielkością, żeby prześcignęła Świątynię Salomona. Odbudowa trwała 5 i pół roku, pracowało przy niej 10 000 robotników, a całkowity koszt wyniósł 180 ton złota! 

27 grudnia 537 roku Justynian z wielką pompą, w otoczeniu dostojników państwa, w powozie zaprzężonym wspaniałymi końmi, udał się do katedry. Powitany przez patriarchę Nesso, podczas ceremonii konsekracji nagle uniósł ręce i krzyknął: "Chwała Bogu, który ocenił mnie godnym dokończenia tego dzieła! Salomonie, prześcignąłem cię!"

Architektami byli Antemiusz z Tralles - słynny matematyk i Izydor z Miletu, prawdopodobnie wybrani ze względu na doświadczenie praktyczne i wiedzę teoretyczną, którzy jednak nie zasłynęli przy budowie innych oper. Rozmiary projektu były ogromne (prostokątna podstawa główna wynosiła 69,70 x 74,60 m), przeogromne w przypadku kopuły (średnica wynosiła 31 metrów), która nie opierała się całym obwodem na masywnych murach, lecz na czterech pendentywach stwarzając w ten sposób iluzję zawieszenia kopuły w powietrzu. Była to innowacja, której nikt wcześniej nie dokonał.

I, opowiadają kroniki Prokopa, to dzięki decyzji cesarza kopuła została dokończona, pomimo pewnych obsunięć strukturalnych podczas budowy. Prokop opowiada również o nadmiarze światła, które wydawało się nie pochodzić z zewnątrz lecz tworzyć się wewnątrz świątyni; prawdopodobnie ściany pod łukami zostały przebite i wpadające światło odbijało się na wielkich powierzchniach mozaiki.

Dwadzieścia lat później, struktura częściowo ustąpiła z powodu serii trzęsień ziemi, które nawiedziły Konstantynopol między 553 a 557 rokiem. Kopuła została natychmiast odbudowana wyższa, ale o mniejszej średnicy, a przypory zewnętrzne zostały podniesione prawie do podstawy kopuły. W każdym razie nie znany jest oryginalny projekt Antemiusza i Izydora, którym (nie wymyślając nowych wynalazków) udało się połączyć elementy architektoniczne w sposób nigdy wcześniej nieznany.

Po ty złotym wieku imperium rozpadło się z powodu braku doświadczenia następców Justyniana oraz poważnych problemów finansowych; łacina, która już dawna wyszła z użytku, została zastąpiona greką, a Persowie i Arabowie grozili Konstantynopolowi ze wszystkich stron. To właśnie podczas oblężenia przez Arabów w 672 roku, kiedy Eyüp El Ensari - ostatni towarzysz Mahometa, upadł atakując miasto od strony Złotego Rogu. 

Nastąpił okres wielkiego zamieszania; cesarze rzymscy często wpadali w sprzeczność z kościołem, Bułgarzy i Arabowie wyruszali do ataku, niektóre dynastie wymierały, a inne zagrabiały na tron, stosunki z kościołem (już bardzo napięte) ulegały pogorszeniu, papieże i patriarchowie ekskomunikowali się nawzajem i rozpoczęła się schizma między kościołem katolickim, a kościołem prawosławnym. 

A potem nadeszli Krzyżowcy z IV Krucjatą, którzy w 1203 roku ograbili Konstantynopol: bezcenne dzieła sztuki zostały utracone, bądź wzbogaciły muzea w całej Europie.

Po podziale łupów, w maju 1204 roku został wybrany cesarz Baldwin I z Flandrii, koronował go w Hagia Sophia przedstawiciel papieża i powstało tzw. Cesarstwo Łacińskie, ze stolicą w Nicei, które jednak okazało się krótkotrwałe.

Do Konstantynopolu wrócili cesarze greccy, ale miasto utraciło już swój blask, a Genua i Wenecja walczyły o dominację ekonomiczną nad miastem.

I wtedy na scenie pojawili się osmańscy władcy, którzy w międzyczasie zdążyli podbić już większą część Azji Mniejszej. Napaści były coraz bardziej widoczne, po raz pierwszy Konstantynopol był oblegany przez Turków.

Konstantyn XII wzmocnił fortyfikację miasta, otoczył Złoty Róg mocnym żelaznym łańcuchem aby uniemożliwić dostęp tureckiej flocie. Ale jego 20 000 ludzi, Mehmed II, który panował od 1451 roku, skontrastował armią 80 000 tureckich żołnierzy.

W nocy między 23 a 24 kwietnia 1453 roku Sułtan Mehmed II wpłynął do Bosforu i wraz ze swoimi 70 okrętami wojennymi okrążył Złoty Róg, wsuwając swoje statki na tłustych deskach i utworzywszy most pomiędzy jedną a drugą stroną Rogu zaatakował miasto na wszystkich frontach. Grecy bohatersko bronili miasta; przy tej okazji zabito cesarza i genueńskiego władcę Giustinianiego, ale poprzez wyłom w murach sułtan wkroczył do miasta. 

Po podboju, miasto dostało nową nazwę - Stambuł. Mehmed II Zdobywca przekształcił Hagia Sophia w meczet upiększając ją innymi dziełami sztuki: drobno perforowaną marmurową amboną, chórem, loggią dla sułtana, ale z szacunku do prawa islamskiego, które sprzeciwia się ludzkim wizerunkom w meczecie, pokrył tynkiem bizantyjskie mozaiki. Zbudował kolejnych 11 meczetów wraz z pałacem królewskim, który później nazywany był Topkapi.

W 2016, po raz pierwszy od dokonania w 1935 ustawowej sekularyzacji świątyni, muezin zaintonował w jej wnętrzu ezan, wezwanie muzułmanów do modlitwy. Wydarzenie było transmitowane na żywo przez telewizję państwową TRT.