Kościół katedralny w Konstantynopolu, zbudowany na gruzach wcześniejszego kościoła, pochodzi z IV wieku n.e. Hagia sophia po grecku oznacza „świętą mądrość” i odnosi się do świętej mądrości Bożej, koncepcji teologicznej szeroko dyskutowanej w tradycjach religijnych. Pierwotny kościół został zniszczony przez pożar w 532 roku podczas masowych zamieszek przeciwko rządom cesarza Justyniana I (527-565 n.e.). Justynian przywrócił porządek i nakazał budowę największego wówczas kościoła chrześcijaństwa. Plan został zaprojektowany przez architektów Anthemios z Tralles i Isidore z Miletos. Wspaniałość kościoła była widoczna po jego konsekracji w 537, kiedy Justynian rzekomo oświadczył: „O Salomonie [legendarny budowniczy świątyni w Jerozolimie], prześcignąłem cię!”
Kościół ma około 76 m, długości, 70 m. szerokości i znajduje się pod kopułą o średnicy 30m., która sięga prawie 56 m. nad ziemią. Kopuła opiera się na czterech łukach (podtrzymywanych przez cztery masywne filary). Pod kopułą znajdują się otwory, które wpuszczają światło, tworząc wrażenie, że kopuła spoczywa na powietrzu, podtrzymywanym przez samo niebo. Projekt kopuły był niezwykle odważny i ucierpiał w wyniku zawalenia się w 558 roku. Kopuła została naprawiona, ale była podatna na uszkodzenia przez trzęsienia ziemi w kolejnych stuleciach.
Hagia Sophia promieniowała mocą i bogactwem prawosławia bizantyjskiego. Jego wnętrze hipnotyzowało ludzi blaskiem sufitu pokrytego złotem, sanktuarium ozdobione 18 000 kg. srebra, świecącymi mozaikami i dekoracyjnym marmurem, z których wszystkie głosiły chwałę Bizancjum. Przy budowie tego kościoła pamięć o cesarzu Justynianie w bizantyńskim umyśle przewyższała jedynie pamięć Konstantyna Wielkiego, który zbudował Konstantynopol. Mozaika w narteksie Hagia Sophia przedstawia każdego cesarza ofiarującego swój pomnik Maryi Pannie trzymającej Dzieciątko Jezus. Konstantynopol i Hagia Sophia stały się uosobieniem Bizancjum na następne tysiąclecie bizantyjskiej historii.
Jako kościół prawosławnego patriarchy Hagia Sophia służyła jako centrum liturgiczne Konstantynopola i Cesarstwa Bizantyjskiego. Odegrała również centralną rolę w życiu politycznym imperium jako miejsce, w którym patriarcha koronował każdego nowego cesarza. Odegrała również istotną rolę w procesjach cesarskich i wyrażaniu władzy bizantyńskiej przed ambasadorami zagranicznymi. Widok Hagia Sophia robił wrażenie na gościach z zachodniego chrześcijaństwa, ziem słowiańskich, świata muzułmańskiego i różnych plemion północy. Kiedy w X wieku np. ambasadorowie z Rusi przysłani przez Włodzimierza z Kijowa odwiedzali Konstantynopol, cesarz wysłał ich, aby obejrzeli kult w katedrze (oczekując, że będą pod wrażeniem). W rzeczywistości byli tak zahipnotyzowani tym doświadczeniem, że oświadczyli, że nie są pewni, czy są w niebie, czy na ziemi. Katedra pozostała wielkim zabytkiem prawosławnego Bizancjum do 1453 roku, kiedy Turcy osmańscy podbili Konstantynopol pod rządami sułtana Mehmeta II. Sułtan przekształcił go w meczet, dodając minarety. Kiedy Imperium Osmańskie rozpadło się na początku XX wieku, turecki władca Kemal Atatürk przekształcił budynek w – muzeum.