Hagia Sophia (B. Greek: Ἁγία Σοφία) merupakan satu bangunan muzium di kota Istanbul. Bangunan ini sering dianggap sebagai bangunan yang teragung dan tercantik di dunia. Hagia Sofia dibina sebagai Gereja Besar Kristian Ortodoks tetapi diubahsuai menjadi masjid agung oleh kerajaan Turki Uthmaniyyah pada tahun 1453. Kerajaan Republik Turki telah menjadikannya sebagai muzium pada tahun 1935.
Hagia Sophia asalnya dibina sebagai gereja antara tahun 532 dan 537 AD atas arahan Maharaja Byzantine Justinian. Ia direka oleh dua orang arkitek, Isidore dari Miletus dan Anthemius dari Tralles. Hagia Sophia menjadi gereja besar di Constantinople selama hampur 1000 tahun.
Pada tahun 1453, Constantinople ditawan oleh orang Turki Uthmaniyyah dan Sultan Muhammad al-Fatih mengarahkan bangunan itu diubahsuai menjadi masjid. Loceng, altar dan lain-lain berkenaan Kristian dibuang sementara lakaran di dinding ditampal. Ini semua diganti dengan unsur-unsur Islam seperti mihrab, mimbar dan empat menara di luar ditambah. Hagia Sophia kekal sebagai masjid sehingga tahun 1935 apabila ia ditukar kepada muzium oleh kerajaan Republik Turki.
Selama hampir 500 tahun, Hagia Sophia menjadi masjid utama di Istanbul dan model kepada masjid-masjid lain seperti Masjid Sultan Ahmed (Masjid Biru di Istanbul), Masjid Sehzade, Masjid Suleymaniye dan Masjid Rustem Pasha.
Hagia Sophia mempunyai satu kubah besar di tengah (diameter 31.87 m dan tinggi 55.60 m dari lantai) yang terletak di atas singgah kubah yang disokong oleh empat tiang sambut.
Dindang dalam ditutupi dengan batu marmar, mozek emas dan lain-lain. Di bahagian luar, dinding stuko ringkas menyerlahkan lagi kekubah dan kubah utama.
