Строительство Собора Святой Софии началось 23 декабря 532 г. и закончилось 27 декабря 537 г. В те времена, а также в последующие периоды Собор Святой Софии имел большую значимость. Сейчас собор входит в список достопримечательностей, которые называют 8-м чудом света. На протяжении 916 лет собор был христианской церковью, а 481 год служил мечетью. Собор представляет собой базилику, увенчанную массивным куполом. Огромная купольная система собора стала архитектурным шедевром своего времени. В соборе три нефа, а сам купол состоит из 40 арок. Высота купола 55.60 м, диаметр 31 м. Сооружение имеет 104 колонны, 40 из них находятся на нижней галерее и 64 на верхней.
Помимо покрытых мрамором стен, все поверхности собора украшены различными мозаиками, изготовленными из золота, серебра, стекла и цветных камней. Мозаики с растительными и геометрическими мотивами относятся к 6 в., а мозаики с изображением жизни святых были созданы в период после окончания иконоборчества (после 842 г.).
После того как в 1453 г. Фатих Султан Мехмед завоевал Константинополь, Собор Святой Софии стал мечетью. Собор несколько раз был частично разрушен землетрясениями, поэтому в Римский и Османский периоды к нему были пристроены контрфорсы. Те минареты, которые были пристроены архитектором Мимаром Синаном, также служат поддерживающими опорами.
В 16-17 вв. в Соборе Святой Софии соорудили такие исламские атрибуты как михраб, минбар для муэдзинов, амвон и места для совершения намазов.
Во времена правления Султана Абдул Меджида на главные стены храма повесили 8 огромных круглых щитов, диаметром 7.5 м каждый, на которых каллиграф Мустафа Иззет Эфенди написал цитаты из Корана.
1 февраля 1935 г. по приказу Мустафы Кемаля Ататюрка Собор Святой Софии был превращен в музей.