Fe'i hadeiladwyd yn ystod teyrnasiad Justinian fel ymerawdwr yr Ymerodraeth Fysantaidd, ac ystyrir yr adeilad fel un o gampweithiau pensaernïaeth Fysantaidd. Y penseiri oedd dau Roegwr, Antemios o Tralles ac Isidoros o Miletus. Defnyddiwyd yr adeilad fel eglwys am 916 mlynedd, hyd nes i'r Ymerodraeth Ottomanaidd gipio Caergystennin yn 1453. O hynny hyd 1935 bu'n gweithredu fel mosg, ond yn y flwyddyn honno cafodd yr adeilad ei droi yn amgueddfa.