Bizans’ın Konstantinopolis’te (İstanbul’da) hüküm sürdüğü yıllarda I. Konstantin Hristiyanlığı kabul ederek devletin dini inancını değiştirir ve şanına uygun bir kilise inşa ettirmek ister.
İnşaat sırasında I. Konstantin ölünce inşaatı oğlu II. Konstantin devam ettirir ve I. Ayasofya’yı (Magna Ecclesia’yı) tamamlayarak ibadete açar ancak çıkan bir isyan yüzünden kilise yanarak yıkılır.
Bizanslılar bu olaydan sonra aynı yerde yeniden bir kilise açarlar ancak o da çıkan bir isyanla yanarak yıkılır.
Bunun üzerine I. Justinianus (Jüstinyanus) çıkan ayaklanmayı bastırır ve şu sözü söyler: ”Öyle bir mabed yaptıracağım ki Süleyman Mabedi’nden (Kudüs’teki İsrail Kralı Hz. Süleyman tarafından yapılan bir mabet)’den bile büyük olacak” der ve tarihteki son Ayasofya’nın yapımına başlanır.
İmparator Ayasofya’nın daha görkemli olması için ortaya büyük bir servet koyar ve ülkenin dört bir yanından en güzel mimari eserlerin getirilmesi emrini verir.
Efes’teki Artemis Tapınağı’ndan, Mısır’daki Güneş Tapınağı’ndan ve daha birçok tapınaktan sütunlar ve mermerler getirilerek o dönem için imkânsız gibi gözüken bir zamanda 3. Ayasofya 5 sene de tamamlanır.
I. Justinianus (Jüstinyanus) 27 Aralık 537’de Patrik (Ortodoks ve bazı Doğu kiliselerinin başkanı) ile büyük bir törenle Ayasofya (Kutsal Bilgelik, Ortadoksluk Mezhebinde Tanrı’nın üç niteliğinden biri sayılır) Kilisesi’nin açılışını yapar.
Bizans’ın varoluş simgesi Ayasofya’dır, hatta öyle ki imparatorlar taç takma törenlerini burada yaparlar. Sadece Ortadoks Bizanslılar için değil bütün Hristiyanlar içinde önemli bir yerdir Ayasofya. Hatta şöyle ki; bazı Hristiyan inanışlarına göre Hz. İsa’nın (aleyhisselam) yeryüzüne tekrardan buradan ineceğine inanılır.
Müslümanlar için önemi ise şöyle başlar: 29 Mayıs 1453 Salı Fatih Sultan Mehmet Bizans’ın varoluş simgesi Ayasofya’ya girer fethin sembolü ve kılıç hakkı mantığıyla Ayasofya’nın camiye çevrilmesini emreder ve fetihten sonraki ilk cuma namazını burada kılar.
Ayasofya’nın tam bir İslam mabedine dönüştürülmesi için çalışmalara başlanır. İslam inancından dolayı duvarlardaki Hristiyan mozaikler sıvayla kapatılır ve yeni kubbeler eklenir.
Mimar Sinan, Sultan Abdülmecid zamanında kapsamlı bir yenilemeye uğrayan yapı böylelikle günümüze kadar gelmiştir.