索菲亚大教堂闻名于其巨大的圆顶，被誉为拜占庭式建筑的典范及“改变了建筑史”。大教堂保持着世上最大教堂的地位近千年，直到1519年被塞维利亚主教座堂取代。

 

现存的教堂是受拜占庭皇帝查士丁尼一世之命而于532至537年间建造，是建造在同一地方的第三所教堂（前两所教堂在暴乱间被摧毁）。教堂是由物理学家米利都的伊西多尔（Isidore of Miletus）及数学家特拉勒斯的安提莫斯（Anthemius of Tralles）设计。

大教堂藏有大量圣物，当中以一个15米（49英尺）高的银圣幛最具特色，圣索菲亚大教堂是君士坦丁堡牧首的圣座，成为了正教会的焦点近千年。1054年，枢机穆瓦延穆捷的亨伯特（Humbert of Mourmoutiers）到圣索菲亚大教堂的祭坛将牧首米恰尔一世·色路拉里乌（Michael I Cerularius）逐出教会，该事件被视为东西教会分裂的开端。

奥斯曼土耳其人在1453年征服君士坦丁堡，苏丹穆罕默德二世下令将大教堂转变为清真寺，钟铃、祭坛、圣幛、祭典用的器皿都被移去，许多马赛克被灰泥覆盖。在奥斯曼的统治下，一些伊斯兰建筑的特色如米哈拉布、敏拜尔及外面的四座叫拜楼都先后加上。1935年，清真寺被土耳其共和国改成博物馆。

作为接近500年来伊斯坦布尔最重要的清真寺，圣索菲亚大教堂是众多奥斯曼帝国时期清真寺如苏丹艾哈迈德清真寺（蓝色清真寺）、塞札特清真寺（ehzade Mosque）、苏莱曼尼耶清真寺、鲁斯坦帕夏清真寺（Rüstem PashaMosque）、奇力克阿里帕夏清真寺（ Ali Pa&ampa Mosque）的模楷。

大教堂以一位名为索菲亚的圣人而命名，因此称为“圣索菲亚”（Sancta Sophia，希腊语里的“智慧”拼写成拉丁语的“sophia”），希腊语全名是“Νατγατοῦ Θεοῦ Σοφίας”，解作“上帝圣智教堂”，教堂供奉在正教基督教神学里的耶稣。