圣索菲亚大教堂坐落在蓝色清真寺对面。在1453年以前，一直是拜占庭帝国的主教堂，此后被土耳其人占领，改建成为清真寺。人们可以从内外两种不同风格看到它复杂的经历-内部的镶嵌图案上有基督的画像和名言；外部则是典型的清真寺圆顶和尖塔。圣索菲亚大教堂因其巨大的圆顶而闻名于世，是一幢改变了建筑史的拜占庭式建筑典范。教堂供奉在正教基督教神学里的耶稣。大教堂藏有大量圣物，其中一个15米（49英尺）高的银圣幛是圣索菲亚大教堂是君士坦丁堡牧首的圣座，在将近千年的时间里都是正教会的焦点。作为近500年来伊斯坦布尔最重要的清真寺，圣索菲亚大教堂是众多奥斯曼帝国时期清真寺的蓝本，如苏丹艾哈迈德清真寺（蓝色清真寺）。

置身圣索菲亚大教堂中宽阔的空间。镶嵌细致表现出超现实的幻象，抬头仰望圆形屋顶传至四个拱门而下，所有建筑材料的重量仿佛都被摒弃于外，游客在这里强烈地感到其恢宏的气势；巨大的穹顶直径达31米，高达55米；其底部共有4座举行拱门，40个大玻璃窗。

由君士坦丁大帝为供奉智慧之神索非亚，始建于公元325年，后受损于战乱，公元537年查士丁尼皇帝为标榜自己的文治武功进行重建，它作为基督教的宫廷教堂，持续了9个世纪。