Dünya mimarlık tarihinin günümüze kadar ayakta kalmış en önemli anıtları arasında yer alan Ayasofya; mimarisi, ihtişamı, büyüklüğü ve işlevselliği yönünden sanat dünyası açısından önemli bir yer teşkil etmektedir.

Ayasofya Doğu Roma İmparatorluğu’nun İstanbul’da yapmış olduğu en büyük kilise olup aynı yerde üç kez inşa edilmiştir. İlk yapıldığında Megale Ekklesia (Büyük Kilise) olarak adlandırılmış, 5. yüzyıldan itibaren ise Ayasofya (Kutsal Bilgelik) olarak tanımlanmıştır. Ayasofya Doğu Roma İmparatorluğu boyunca hükümdarların taç giydiği, başkentin en büyük kilisesi olarak katedral işlevi görmüştür.

Birinci kilise, İmparator Konstantios (337-361) tarafından 360 yılında yapılmıştır. Üstü ahşap çatı ile örtülü, uzunluğuna gelişen (bazilikal) planlı birinci yapı, İmparator Arkadios’un (395–408) karısı İmparatoriçe Eudoksia ile İstanbul Patriği İoannes Chrysostomos arasında çıkan anlaşmazlıklar nedeniyle, patriğin sürgüne gönderilmesi üzerine 404 yılında çıkan halk ayaklanması sonucunda yakılıp yıkılmıştır. (Bugün patriğin mozaik tasviri, Ayasofya’nın kuzey tymphanon duvarında görülebilmektedir.)

Günümüzde ilk kiliseye ait herhangi bir kalıntı bulunmamakla birlikte, müze deposunda bulunan Megale Ekklesia damgalı tuğlaların bu yapıya ait olduğu düşünülmektedir.

İkinci Kilise, İmparator II. Theodosios (408-450) tarafından 415 yılında yeniden inşa ettirilmiştir. Bu yapının, beş nefli, ahşap çatı ile örtülü ve anıtsal bir girişe sahip bazilikal planda olduğu bilinmektedir.

Kilise, İmparator Justinianos’un (527–565) 5. saltanat yılında, aristokrat kesimi temsil eden maviler ile esnaf ve tüccar kesimi temsil eden yeşillerin İmparatorluğa karşı birleşmesi sonucunda çıkan ve tarihte “Nika İsyanı” olarak geçen, büyük halk ayaklanması sırasında 13 Ocak 532 yılında yıkılmıştır.

1935 yılında İstanbul Alman Arkeoloji Enstitüsü’nün A. M. Scheinder başkanlığında yapılan kazılarda, bugünkü zeminin yaklaşık 2.00 m altında görülebilen II. yapının Propylon’una (anıtsal giriş kapısı) ait basamaklar, sütun kaideleri ve On İki Havari’yi temsil eden kuzu kabartmaları ile süslü friz parçaları bulunmuştur. Ayrıca anıtsal girişe ait diğer mimari parçalar ise batı kısımdaki bahçede görülebilmektedir.