İstanbul'un Latinler tarafından işgal edilmesinden sonra kaçan ve Trabzon'da 1204 yılında yeni bir devlet kuran Kommenos ailesinden Kral I.Manuel (1238-1263) tarafından 1250-1260 yılları arasında yaptırılan ve bir manastır kilisesi olan Ayasofya adı "Kutsal Bilgelik" anlamına gelir.
Geç Bizans Kiliselerinin en güzel örneklerinden biri olan yapı, kare-haç planlı olup, yüksek bir kubbeye sahiptir. Kuzey, batı ve güneyinde revaklı üç kirişi bulunmaktadır. Yapı ana kubbenin üzerine değişik tonozlarla örtülmüş ve çatıya farklı yükseltiler verilerek kiremitle örtülmüştür.
Bölgenin 1461 yılında Osmanlılar tarafından fethedilmesine kadar geçen dönemde önemli bir kilise olan Ayasofya, bu tarihten sonra da önemini koruyarak faaliyetlerine devam etmiştir. Ancak 1670 yılında görülen ihtiyaç üzerine camiye çevrilmiş ve 1864 yılında da restore edilmiştir.
I. Dünya Savaşı yıllarında Ruslar tarafından işgal edilen Ayasofya, askeri karargah, hastane, depo ve savaştan sonra yine cami olarak kullanılmıştır. 1958-1962 yılları arasında Edinburg Üniversitesi ve Vakıflar yinel Müdürlüğü işbirliği ile restore edilerek, 1964 yılında müzeye çevrilmiştir.
