Trabzon Ayasofya, Trabzon İmparatorluğu krallarından 1. Manuel Komnenos zamanında (1238-1263) inşa edilmiştir. 1427 yılına tarihlenen çan kulesi yapının batısında yer almaktadır. Kilisenin kuzeyinde bulunan üç apsisli şapel kalıntısı ise daha erken bir döneme aittir.
Fatih Sultan Mehmet’in Trabzon’u fethini takiben yapı, camiye çevrilmiş ve vakıf eser olmuştur. Ayasofya, yüzyıllar boyunca şehri ziyarete gelen seyyah ve araştırmacıların ilgisini çekmiştir. I. Dünya Savaşı yıllarında sırasıyla depo, hastane daha sonraları yine cami olarak kullanılmıştır.
1958-1962 yılları arasında Vakıflar Genel Müdürlüğü ve Edinburg Üniversitesi’nin işbirliği ile restore edilerek 1964 yılından sonra müze olarak ziyarete açılmıştır.
Geç Bizans kiliselerinin güzel bir örneği olan yapı, kare haç planlıdır ve yüksek bir merkezi kubbeye sahiptir. Nartex denilen giriş holüne sahip olan bina üç neflidir. Neflerden ortadaki beş köşeli, yanlardakiler ise yuvarlak bir apsisle son bulmaktadır.
Nartex’in üzerinde şapel vardır. Yapının kuzey, batı ve güneyin de üç revaklı giriş bulunmaktadır. Kuzey ve batıdaki revak cephelerinde görülen geometrik geçmeli bezemeleri içeren madalyonlarla, batı cephesinde görülen mukarnaslı nişler Selçuklu taş işlemelerindeki özellikleri taşımaktadır.
Kuzey ve batıdaki revak cephelerinde görülen geometrik geçmeli bezemeleri içeren madalyonlarla, batı cephesinde görülen mukarnaslı nişler Selçuklu taş işlemelerindeki özellikleri taşımaktadır.
Yapının ana kubbesinin altına rastlayan kısmında opussectile tarzında çok renkli mermerden yapılmış bir yer mozaiği bulunmaktadır. Ayasofya’nın süslemelerinin önemli bölümünü meydana getiren fresklerde İncil’den alınmış konular canlandırılmıştır: Kubbede ana tasvir Hz. İsa’nın tanrısal yönünü aksettiren pantacrator İsa’dır. Bunun altında bir kitabe kuşağı, daha altta ise melekler frizi bulunur. Pencere aralarında on iki havari tasvir edilmiştir. Pandantiflerde değişik kompozisyonlar yer almaktadır. İsa’nın doğumu, vaftizi, çarmıha gerilişi, kıyamet günü gibi sahneler betimlenmiştir.
Binanın arka kemerleri üzerindeki dairesel madalyonlarda portrelere yer verilmiştir. Yapının tonozlarında da İncil’den alınmış dini sahneler canlandırılmıştır. Vakıflar genel müdürlüğünce 2013 yılından itibaren Ayasofya Tarihi Camii olarak ibadete açılmış olup, yapı yerli ve yabancı turistlerin ziyaretlerine açık olarak hizmetine devam etmektedir.
