Moskéen ble reist som kirke i Konstantinopel 532–537 under den romerske keiseren Justinian, men ble etter 900 år ombygd til moské da tyrkerne erobret den kristne byen i 1453. Under Kemal Atatürks verdslige styre åpnet bygningen som museum i 1935. I juli 2020 tok Tyrkia under president Erdogan på nytt Hagia Sofia i bruk som moské.