Orta Çağda denize yakın bir konumda ve tepelik bir arazi üzerinde inşa edilmiş bir manastır kilisesi idi. Trabzon Rum İmparatorluğu’nun günümüze ulaşan en iyi korunmuş anısı kabul edilir. Bizans taşra üslubu ile, Gürcü soğan kubbe, Selçuklu taş işçiliğinin bir uyum içinde kullanıldığı sıra dışı bir mimarisi vardır.  Trabzon İmparatorluğu döneminde Kutsal Bilgelik'e adanmış kiliselerden biri olan Ayasofya, tarih boyunca farklı işlevlerle kullanıldı. 16. veya 17. yüzyılda cami, I. Dünya Savaşı yıllarındaki Rus işgali sırasında askerî karargâh, hastane, depo; sonra yine cami oldu; 1964 yılında müzeye dönüştürüldü. Yapı, 2013'te müze işlevini yitirdi, yeniden cami olarak ibadete açıldı.