Anlässlich des Wiederaufbaus bzw. der Neueinweihung entstand der liturgische Hymnos (Kontakion) „Auf Erdbeben und Feuerbrand“ von Romanos Melodos. Er gilt als bedeutendster byzantinischer Kirchendichter. Die Hagia Sophia wurde früh als Staatskirche genutzt. Hier fanden alle großen kirchlichen Handlungen unter der zeremoniellen Teilnahme des Kaisers statt. Seit 641 wurden hier fast alle byzantinischen Herrscher gekrönt. Nach der Besetzung Konstantinopels durch die Kreuzfahrer des Vierten Kreuzzugs im Jahre 1204 diente das Gotteshaus bis zur byzantinischen Rückeroberung von Konstantinopel 1261 venezianischen Geistlichen als römisch-katholische Kirche. Danach war es wieder bis 1453 dem orthodoxen Ritus geweiht.