Em 1453, Constantinopla foi conquistada pelo Império Otomano sob o sultão , que subsequentemente ordenou que o edifício fosse convertido numa mesquita. Os sinos, o altar, a iconóstase e os vasos sagrados foram removidos e diversos mosaicos foram cobertos por gesso e só foram restaurados em 1931 na conversão da igreja , a um museu secular. Diversas características islâmicas — como o mirabe, o mimbar e os quatro minaretes — foram adicionados durante esse período. Ela permaneceu como mesquita até 1931, quando Kemal Atatürk ordenou que ela fosse secularizada. Ela permaneceu fechada ao público por quatro anos e reabriu em 1935 já como um museu da recém-criada República da Turquia. Não obstante, os mosaicos coloridos permaneceram cobertos de gesso em sua maior parte, e o edifício deteriorou-se. Uma missão da UNESCO em 1993 notou queda do gesso, revestimentos de mármore sujos, janelas quebradas, pinturas decorativas danificadas pela umidade e falta de manutenção na ligação da telhadura. Desde então a limpeza, a telhadura e a restauração têm sido empreendidas. Os excepcionais mosaicos do assoalho e da parede que estavam cimentados desde 1453 agora são escavados e recriados gradualmente.