Orta çağ döneminde denize yakın bir kısımda inşa edilen, Trabzon Fatih Mahallesi’nde yer almakta olan Ayasofya Camii, eskiden Asayofya Kilisesi olarak isimlendiriliyordu. Trabzon Rum İmparatorluğu tarafından günümüze kadar korunan en iyi anı olarak kabul edilmektedir.

Selçuklu taş işçiliği ve Gürcü soğan kubbe işçiliğinin beraber kullanıldığı farklı bir mimarisi olmasıyla da özel olan Ayasofya Camii’nin 17. Yüzyılda camiye dönüştürüldüğü bilinmektedir. 1. Dünya Savaşı döneminde Rus işgali esnasında hastane, depo ve hatta askeri karargah olarak kullanılmıştır. Sonrasında tekrar cami olsada 1964 yılında müze haline getirilmişti. Fakat 2013 yılına gelindiğinde tekrar cami olarak ibadetlere açık hale gelmiştir.

Ayasofya’nın inşasının Trabzon Rum İmparatoru olan I. Manuil’in döneminde yani 1250 ila 1260 yılları arasında yapıldığı kabul edilmektedir. Bazı kaynaklar yapının tarihinin daha da eskiye dayandığı ileri sürmektedir.

Yapının güney cephesinde bir dizi taş süslemede Gürcü etkisi varken batı cephesindeki dış narteks girişinde Selçuklu tarzındaki taş süslemeler yer almaktadır. Fresklerde, İncil’den alınma konulara yer verilen Ayasofya Camii’nin kubbesinde Pantokrator İsa, onun altında melekler korosu ile yazı kuşağı yer almakta, yazı kuşağının altında dizi halinde meleklere yer verilen friz bulunmaktadır. Pencere aralarında on iki aziz tasvirleri bulunmaktadır. Mabedin batı tarafında dört köşe planlı ve iç duvarlarında resimler bulunmakta olan çan kulesi vardır ancak bu yapıdan ayrı olarak 1427 yılında inşa edilmiştir ve içerisindeki süslemeler 1443 yılında yapılmıştır.

Kilisenin camiye çevrilmesi 1670 yılında gerçekleştirilmiştir ve bu III. Murat zamanında Trabzon Beylerbeyi Ali Bey’in çabaları ile olmuştur. Ancak yapı onarılmadığından uzun yıllar ibadethaneye kapalı kalmıştır. Ancak 1864 yılında ibadet için açıldığı bilinmektedir ve yapının onarımını Bursalı Rıza Efendi üstlenmiştir. Osmanlı döneminde son olarak 1880’de tekrar onarılmıştır. Ardından 1. Dünya Savaşı’nda depo ve hastane olarak kullanılan yapı hakkında İngiliz arkeolog ve sana tarihçisi David Talbol Tice tarafından 1950’li yıllarda Ayasofya’da yer alan freskleri ortaya çıkarabilmek için çalışmalar başlatılmıştır ve bu kapsamda Ayasofya’nın iç yüzeyini örtmekte olan 19. Yüzyıl sıvaları kaldırılıp altındaki freskler sergilenmiştir.

Ayasofya Camii’nin en görkemli olan cephesinin güney cephesi olduğu bilinmektedir. Çünkü Adem ile Havva’nın yaratılışı kabartma olarak friz halinde anlatılmış olup, Güney cephesindeki kemerin kilittaşının üzerinde Trabzon’da 257 yıl hüküm süren Komninos Hanedanı’nın sembolü olan tekbaşlı kartal motifinin yer alması da dikkat çekmektedir. Trabzon Ayasofya Camii günümüzde hem müze olarak hem de ibadethane olarak ziyaret edilmektedir.