המבנה הוקם לראשונה ככנסייה, במאה השישית על ידי הקיסר יוסטיניאוס הראשון.
לאחר שהעיר נכבשה על ידי האימפריה העות'מאנית בשנת 1453 הפך מבנה זה למסגד, מסגר איה סופיה שימש כמסגר עד לשנת 1934. באותה שנה, בעקבות הקמת הרפובליקה הטורקית המבנה הוסב למוזיאון המספר את סיפור המבנה המיוחד.
בשנת 2020 נשיא טורקיה, ארדואן בישר שהמבנה יחזור לשמש כמסגד, ושינה את שמו ל"מסגד הגדול של איה סופיה."
כיום מסגד זה הוא מהמסגדים הגדולים והחשובים בעולם, פוקדים אותו מדי שנה מליוני מאמינים ותיירים.
שימו לב, המסגד משמש כמסגד פעיל, הכניסה אליו היא בלבוש צנוע (ניתן לקנות בכניסה למסגד כיסוי ראש ובגדים חד פעמיים להצנעת הגוף) בכניסה למקום יש להסיר נעליים ולכבד את המתפללים
ניתן להגיע למסגד איה סופיה בחשמלית קו מספר T1 (הקו הכחול) ולרדת בתחנת Çemberlitaş Tramvay Durağı.