Le bâtiment a été reconstitué et a réparé de nombreuses périodes par  des architectes de Ottoman. Le travail le plus célèbre et le plus  étendu a été effectué par Mimar Sinan, un des architectes musulmans les  plus célèbres dans l'histoire (qui par ailleurs a été convertie en  Islam du christianisme quand il était jeune), au 16ème siècle, qui a  inclus l'addition des appuis structuraux à l'extérieur du bâtiment, le  remplacement des vieux minarets avec les minarets qui se tiennent  aujourd'hui, et l'addition des pupitres islamiques et de l'art. 
Pendant  presque 500 années la mosquée principale d'Istanbul, Ayasofya a servi  de modèle à plusieurs des mosquées de tabouret telles que la mosquée de  Þehzade, la mosquée de Süleymaniye, et la mosquée de Rüstem Pasha.
Mosaïques
Après la conversion du bâtiment en mosquée en 1453, plusieurs de ses  mosaïques ont été détruites ou couvertes de plâtre, dû à l'interdiction  de l'Islam du langage figuré représentatif. Ce processus n'a pas été  complété immédiatement, et les rapports existent du 17ème siècle l'où  les voyageurs notent qu'ils pourraient immobile voir des images  chrétiennes dans l'ancienne église. En 1847-49, le bâtiment a été  reconstitué par deux frères, Gaspare et Guiseppe suisses Fossati, et le  sultan Abdülmecid leur a permis de documenter également toutes les  mosaïques qu'elles pourraient découvrir pendant ce processus. Ce  travail n'a pas inclus réparer les mosaïques et après enregistrement  des détails au sujet d'une image, le Fossatis l'a peinte plus d'encore.  Ce travail a inclus couvrir les visages précédemment découverts de deux  mosaïques de seraphim situées dans le centre du bâtiment. Le bâtiment  comporte actuellement un total de quatre de ces images et deux d'entre  elles sont des restaurations en peinture créée par le Fossatis pour  remplacer deux images dont ils pourraient ne trouver aucun reste de  survie. Dans d'autres cas, le Fossatis a recréé les modèles décoratifs  endommagés de mosaïque en peinture, les remodelant parfois dans le  processus. Les disques de Fossati sont les sources primaires au sujet  d'un certain nombre d'images de mosaïque maintenant pensées pour avoir  été complètement ou partiellement détruit dans un tremblement de terre  en 1894. Ceux-ci incluent une grande mosaïque du Christ Pantocrator  dans le dôme, une mosaïque au-dessus d'une porte maintenant non  identifiée des pauvres, une grande image d'une croix de  bijou-encrustred et un grand nombre d'images des anges, des saints, des  patriarches, et des pères d'église. La plupart des images absentes ont  été situées dans les tympans du bâtiment deux. Le Fossatis a également  ajouté un pupitre (minbar) et les quatre grands médaillons sur les murs  de la nef portant les noms des premiers califes de Muhammad et de  l'Islam.
20ème restauration de siècle
 
L'intérieur du dôme subissant la restauration. Un grand nombre de  mosaïques ont été découvertes dans les années 30 par une équipe de  l'institut bizantin américain mené par Thomas Whittlemore. L'équipe a  choisi a laissé un certain nombre d'images en travers simples demeurer  couvertes par le plâtre, mais découvert toutes les mosaïques  principales a trouvé. 
En raison de sa longue histoire comme  église et mosquée, un défi particulier surgit dans le processus de  restauration. Les mosaïques iconographiques chrétiennes sont  graduellement découvertes. Cependant, afin de faire ainsi, l'art  islamique important et historique devrait être détruit. Les  restaurateurs ont essayé de maintenir un équilibre entre les cultures  chrétiennes et islamiques. En particulier, beaucoup de polémique se  repose au moment si la calligraphie islamique sur le dôme de la  cathédrale devrait être enlevée, afin de permettre à la mosaïque  fondamentale de Pantocrator du Christ comme maître du monde, pour être  exhibée (assumer la mosaïque existe toujours).
									
									
									
									
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