تم بناء آيا صوفيا طرابزون في عهد مانويل كومنينوس الأول (1238-1263) أحد ملوك أمبراطورية طرابزون. يتواجد في الجزء الغربي من المبنى برج الجرس الذي يعود تاريخه إلى 1427. كما تتواجد بقايا المصلّى بالثلاثة دوائر المتواجد في الجزء الشمالي من الكنيسة والذي يعود تاريخه إلى فترة أقرب.

تم تحويل المبنى إلى مسجد بعد فتح طرابزون على يد السلطان محمد الفاتح ليتم منحها إلى مؤسسة الاوقاف. آيا صوفيا، لفتت لعدة قرون انتباه المسافرين والباحثين لزيارة المدينة. خلال فترة الحرب العالمية الأولى تم البدء في إستخدامها بشكل مختلف في كل من مخزن، مستشفى ليتم تحويلها مرة أخرى إلى مسجد.

بين السنوات 1958-1962 تم ترميمها من خلال التعاون المشترك بين المديرية العامة للأوقاف وجامعة أدنبرة ليتم إفتتاحها في شكل متحف للجمهور بعد 1964.

يعتبر المبنى مثال جميل على الكنائس البيزنطية في العهود المتأخرة، حيث يتميز بالتصميم على شكل الصليب المربع، وله قبة مركزية عالية. يتواجد في المبنى قسم المدخل بإسم صحن الكنيسة بثلاثة أجزاء. يتواجد في المنتصف الحنيات الخماسية للجزء في المنتصف، كما تتواجد الأشكال الدائرية للأخرى.

يتواجد مصلّى على صحن الكنيسة. يتواجد مدخل بعدد ثلاثة أروقة في كل من شمال وغرب وجنوب المبنى. الرواق في الشمال والغرب يحتوي على الأشكال المتداخلة مع الزينة الهندسية في الشرفات الأمامية، كما يظهر من الجانب الغربي نحت الاحجار المقرنصة التي تشير إلى خصائص عهد السلاجقة.

يتواجد مدخل بعدد ثلاثة أروقة في كل من شمال وغرب وجنوب المبنى. الرواق في الشمال والغرب يحتوي على الأشكال المتداخلة مع الزينة الهندسية في الشرفات الأمامية، كما يظهر من الجانب الغربي نحت الاحجار المقرنصة التي تشير إلى خصائص عهد السلاجقة.

في الجزء أسفل القبة الرئيسية من المبنى تتواجد قطعة كبيرة مصنوعة من الفسيفساء والرخام متعدد الألوان. كما يتم تحريك اللوحات الجدارية التي تمثل الجزء الأكبر من الزينة في آيا صوفيا مقتطفات من الكتاب المقدس. يتواجد في القبة الرئيسية تصوير للنبي عيسى والذي يصور ويعكس الجوانب الإلهية للمسيح. أسفل ذلك يتواجد نقش، كما يتواجد في الجانب الأسفل إفريز الملائكة. بين مسافات النوافذ تم تصوير الحواريون الإثناعشر. تتواجد تركيبات مختلفة من الأذواق في المعلقات. مثل مشاهد ولادة عيسى، الدرب، المشاهد الصلب ويوم القيامة.

تتواجد على الأقواس الخلفية من المبنى في الميداليات الدائرية مساحات مخصصة للصور. في قبو المبنى تتواجد مشاهد دينية مأخوذة من الكتاب المقدس. تم إفتتاح آيا صوفيا للعبادة في شكل مسجد تاريخي منذ العام 2013 عن طريق المديرية العامة للأوقاف كما يستمر المبنى في تقديم الخدمات بالزيارات للسياح المحليين والأجانب.