Bizans'tan kalan en görkemli yapı Ayasofya'dır. Sultanahmet Meydanı'nda ilahi hikmete adanmış Hagia Sophia (Ayasofya) Kilisesi M.S. 532-537 yılları arasında İmparator I.Justinian tarafından yaptırılmıştır. Anthemius ve Isodore adlı iki mimarın yaptığı kubbeli bir bazilika olan Ayasofya, bir büyük orta nef ve daha küçük yan nefler ile apsis, iç ve diş narteks kısımlarından oluşmaktadır. Uzunluğu 100 m. genişliği 70 m. olan Ayasofya'nın yerden yüksekliği de 55,6m. dir. 31,87 m. çapındaki muhteşem kubbesiyle günümüze kadar gelebilmiştir. Daha önce 360 yılında yapılan kilise 404'te yanmış, 415 yılında yeniden yapılmış ve 532'te Nika isyanı sırasında yine yanmıştır. Bugünkü Ayasofya I.Justinian'ın 532-537 tarihleri arasında yaptırdığı üçüncü yapıdır.

1453'te İstanbul'un alınmasıyla Ayasofya camiye çevrilmiş, dışına çeşitli devirlerde dört minare ile içine hünkar mahfili ve 1. Mahmut Kütüphanesi eklenmiş, ayrıca içi ayetlerle süslenmiştir.