İlk Ayasofya Büyük Constantinus M.S 300 döneminde başlanan İnşaat, oğlu yine aynı adı taşıyan Constantinus tarafından tamamlanmış olup 404 senesindeki isyanda ateşe maruz kalmıştı. İkinci Ayasofya inşaatı II. Theodosios M.S 400 döneminde tekrar yapılagelmiştir. Lakin M.S 532 senesinde çıkan isyanda tekrar ateşe maruz kalarak yıkılmıştır ki efsanevi anlatımca Bizans İmparatoru Justinianus bir gece rüyasında Ayasofya'nın ismini ve projesini edindiği bir ermiş görerek hattaki mimarının aynı rüyaya nasip olduğu anlatılır. İnşaata İmparator Justinianus'un emriyle 532 yılında başlandı. Yapının inşası bazilika planlı beş sene sürmüştür. İki Anadolulu mimar planlarını yaptı. Bunlar Aydınlı Antemius ile Miletli İzidor'dur. 27 Aralık 537 de mabet, büyük bir törenle açıldı.

Ayasofya'nın kubbesinin inşasında çok yüksek ilimle gerçekleştirilen bir teknik mimari harikasıdır. Kubbeyi dört ana direk taşımaktadır. Bu direkleri demir desteklerle takviye edilmiştir. Hatta ki kubbenin ağırlığını azaltmak için Rodos'tan getirttirilen çok hafif topraktan yapılma tuğlalar kullanılmıştır. Kubbenin yüksekçe yerlerinden kırk adet pencere açılmaktadır ki 77[*]72 metrelik bir alanı kaplayarak 31 metre çapına sahiptir. Mabedin girişindeki anlamlı motifler ''palmiye'', Arap ve Mısır kültürlerinde ''yaşam ağacı'' olarak, ''kuzu'' motifi ise Hz. İsa'nın havarilerini temsil ederek saf, uysallığı simgelemektedir.

Mabede zengin görüntü veren çift çift dizilmiş sütunları mevcuttur. Duvarlar, renkli mermerlerle kaplanmıştır. Bilhassa Mısır dan özenle getirtilen yeşil mermerler aheng katar. Duvarlarda ara ara var olan mozaikler için altın harcanmış olup, altın tabakalarla kaplanmış mozaik bölümleri göz kamaştırır. Mabette yer alan Tarih boyunca güneşi, ana yönleri ve dört rüzgarı temsil ettiğine inanılan svastikalarla zengindir. Bu svastikalar insanlık tarihinin en eski sembollerinden olup bazen gamalı haç bazen Buda kalbinin mührünü temsil eden bir çok muhtelif esrarı vardır.

Justinianus'un, Ayasofyayı açarken, Kudüs'teki Süleyman mabedini ima ederek söylediği ''Ey Süleyman, seni de geçtim!'' sözü, bu abideden ne kadar iftihar duyduğunu gösterir. ''Aya'' sözcüğü kutsal, aziz, ''Sofya'' bilgelik manasına gelir ki iki manayı birleştirerek anılmıştır. Ayasofya'nın en eski restorasyonu Mimar Sinan a aittir hatta kubbeyi onarmadan evvel kubbeyi metalik zincirle gerdiği bilinir. Ayasofya'nın temeli tamamen su içinde olduğundan var olan zelzeleleri rahatlıkla atlattığı kaynaklarca ispatlanır.