Dünya mimarlık tarihinin günümüze kadar ayakta kalmış en önemli anıtları arasında yer alan Ayasofya Camii, mimarisi, ihtişamı, büyüklüğü ve işlevselliği yönünden yegâne uygulama olarak görülür. Ayasofya; Osmanlı camilerine fikir bazında da olsa esin kaynağı olmuş, doğu-batı sentezinin bir ürünü olarak değerlendirilir.
Ayasofya, inşa edildiği tarihten bu yana 916 yıl kilise, 481 yıl cami olarak hizmet verdi. Son olarak Ayasofya, 1935’te müzeye dönüştürüldü.
Bizans tarihçileri Theophanes, Nikephoros ve Gramerci Leon ilk Ayasofya’nın İmparator I. Konstantinos (324-337) zamanında yapıldığını ileri sürer. O zamanlar bazilika planlı, ahşap çatılı bir yapıya sahip olan Ayasofya, bir ayaklanma sonunda yandı ve imparator II. Theodosius, Ayasofya’yı ikinci defa yaptırılarak 415 tarihinde ibadete açtı. Ancak 532’de Nika ihtilali sırasında bir kez daha yanan Ayasofya İmparator Justinianus (527-565) tarafından üçüncü kez inşa edildi. Çağın ünlü mimarlarından Miletos’lu İsidoros ve Tralles’li Anthemios’da günümüze ulaşan Ayasofya’yı yaparken de Anadolu’nun antik şehir kalıntılarından sütunlar, başlıklar, mermerler ve renkli taşları kullandı.
Ayasofya’nın 532’de başlandı ve 27 Aralık 537’de tamamlandı. Mimari yönden incelendiğinde büyük bir orta mekân, iki yan mekân (nef), apsis, iç ve dış nartekslerden meydana gelir. İç mekân, 100 x 70 m. Ölçüsünde olup, üzeri dört büyük ayağın taşıdığı 55 m. Yüksekliğinde, 30.31 m. Çapında kubbe ile örtüldü.
Ayasofya’nın mimarisinin yanı sıra mozaikleri de büyük önem taşır. En eski mozaikler iç narteks ve yan neflerde altın yaldızlı geometrik ve bitkisel motifli olan mozaiktir figürlü mozaikler IX.-XII. Yüzyıllarda yapılırken, bunlar imparator kapısı üzerinde, apsiste, çıkış kapısı üzerinde ve üst kat galeride görülür.
Ayasofya İstanbul’un fethi ile birlikte başlayan türk döneminde çeşitli onarımlar gördü. Mihrap evresi, türk çini sanatı ve türk yazı sanatının en güzel örneklerini içerirken, kubbedeki ünlü türk hattatı kazasker mustafa izzet efendi’nin kuran’dan alınma bir suresi ile 7.50 m. Çapındaki yuvarlak levhalar en ilgi çekici olanıdır. Bu levhalarda, Allâh, muhammed, ömer, osman, ali, hasan, ebu bekir, hüseyin’in isimleri yazılıdır. Mihrabın yan duvarlarında ise osmanlı padişahlarının yazıp buraya hediye ettiği levhalar yer alır.
Sultan II. Selim, Sultan III. Mehmet, Sultan III. Murat ve şehzadelerin türbeleri, Sultan I. Mahmut’un şadırvanı, sıbyan mektebi, imareti, kütüphanesi, Sultan Abdülmecid’in hünkâr mahfeli, muvakkithanesi Ayasofya’daki Türk çağı örnekleri olup türbeler, iç donanımı, çinileri ve mimarisiyle klasik osmanlı türbe geleneğinin en güzel örneklerini oluşturur.