- 324-337 годы – строительство первой постройки большой пятинефной базилики, осуществленное императором Константином I.
- 404 год – пожар уничтожил храм во время народного восстания.
- 415 год – строительство пятинефной базилики при Феодосии II.
- 532 год – разрушение базилики в результате пожара во время восстания «Ника».
- 532-537 – строительство Юстиниановой базилики (современное здание). Архитекторы: Исидор Милетский и Анфимий Тралльский.
- 22 декабря 537 года – торжественное освящение храма, совершенное константинопольским патриархом Миной.
- 955 год – крещение святой равноапостольной княгини Ольги в Соборе Святой Софии (согласно «Повести временных лет»).
- 989 год – разрушение купола в результате землетрясения.
- 994 год – восстановление купола.
- 16 июля 1054 года – во время богослужения легатом папы римского кардиналом Гумбертом константинопольскому патриарху Михаилу Керулларию была вручена отлучительная грамота.
- 20 июля 1054 года – патриарх предал анафеме папских легатов. Это событие стало началом разделения церквей на Православную и Католическую.
- 1204 год – в ходе Четвертого крестового похода Константинополь подвергся разрушительному нападению крестоносцев, собор Святой Софии был разграблен и осквернен. Православный патриарх Константинополя был изгнан и заменен латинским. Святая София была превращена в католический собор, в котором 16 мая 1204 года фландрский граф Балдуин был торжественно коронован в качестве первого императора новой Латинской империи.
- 1261 год – после падения Латинской империи собор вновь становится православным.
- В ночь с 28 на 29 мая 1453 года – состоялось последнее в истории Собора христианское богослужение.
- 30 мая 1453 года – султан Мехмед II, завоевавший Константинополь, вступил в собор Святой Софии. Собор Святой Софии обращён в мечеть Айя-София. Пристроены четыре минарета.
- 1935 год – согласно декрету правительства Турции, подписанному Кемалем Ататюрком, Айя-София становится музеем.
- 1931-1948 годы – под руководством американского археолога Томаса Виттемора раскрыты от штукатурки мозаики периода императора Юстиниана и более поздние мозаики.
- 1985 год – включён в состав Всемирного наследия ЮНЕСКО.
- 2006 год – в музейном комплексе выделено небольшое помещение для проведения сотрудниками музея мусульманских религиозных обрядов.
- 2007 год – ряд влиятельных американских предпринимателей и политиков возглавили движение за возвращение первоначального статуса Святой Софии — «Совет по освобождению Святой Софии» (англ. Free Agia Sophia Council).
- 2016 год – во время Рамадана в соборе Святой Софии происходили чтения Корана, которые транслировались в прямом эфире одного из турецких телеканалов. Это вызвало крайне негативную реакцию министерства иностранных дел Греции.
- 13 сентября 2018 года – Конституционный суд Турции отклонил обращение частной организации «Управление по историческим памятникам и окружающей среде» о возвращении собору статуса мечети, назвав данное требование «недопустимым».
- Март 2019 года – президент Турции Реджеп Тайип Эрдоган в интервью телеканалу TGRT заявил: «Статус Святой Софии может быть изменён с музея на мечеть. Туристы всех вероисповеданий сейчас могут бесплатно заходить в Голубую мечеть, которая расположена по соседству. Со Святой Софией можно сделать аналогично».
- 10 июля 2020 года – Госсовет Турции отменил решение 1934 года о превращении собора Святой Софии в музей и постановил, что это здание может использоваться в качестве мечети. В этот же день президент Турции Тайип Эрдоган подписал указ о превращении Айи-Софии в мечеть.
- 24 июля 2020 года – первое мусульманское богослужение в мечети Айя-София.