大教堂随即被转换成阿亚索菲亚清真寺。当时教堂已相当残破，多道门窗剥落。多个西方访客都描述了当时教堂的状况，包括科尔多瓦贵族佩德罗·塔富尔（Pedro Tafur）及佛罗伦斯的克里斯托福罗·布隆戴蒙提（Cristoforo Buondelmonti）。穆罕默德二世下令清理及将教堂转换为清真寺。继任苏丹巴耶济德二世建造了一座新的叫拜楼替代他的父亲所建的叫拜楼。在十六世纪，苏莱曼一世在征战匈牙利后带来了两根巨大的蜡烛，放置在清真寺米哈拉布的两侧。在塞利姆二世统治时期，清真寺已显得老旧，被认为是世上首个地震工程