Ayasofya, yüzyıllar boyunca şehri ziyarete gelen seyyah ve araştırmacıların ilgisini çekmiştir. 1868 yılında harap durumda olan caminin Bursalı Rıza Efendi'nin teşvikleriyle yeni baştan onarıldığı bilinmektedir. Bina, 1'inci Dünya Savaşı yıllarında sırasıyla depo, hastane ve son olarak yine cami olarak kullanılmıştır. 1958-1962 yılları arasında Vakıflar Genel Müdürlüğü ve Edinburg Üniversitesi'nin işbirliği ile restore edilerek 1964 yılından sonra müze olarak ziyarete açılmıştır. Geç Bizans kiliselerinin güzel bir örneği olan yapı, kare-haç planlıdır ve yüksek bir merkezi kubbeye sahiptir. Yapı ana kubbenin etrafında değişik tonozlarla örtülmüş, çatı farklı yükseklikler verilerek kiremitle kaplanmıştır. Üstün bir işçiliğin görüldüğü taş plastiklerde Hristiyan sanatının yanı sıra Selçuklu Dönemi İslam sanatının da etkileri görülmektedir. 2012 yılında Vakıflar Genel Müdürlüğü'ne devredilen, freskleri asma tavan ve özel perdelerle kapatılan Ayasofya, 2013 yılında kılınan cuma namazıyla resmen ibadete açılmıştı.

Ayasofya ya da resmî adıyla Ayasofya Camii Trabzon'un Ayasofya Mahallesinde bulunan tarihî cami, eski kilise ve müze. 28 Haziran 2013 Cuma günü vakit namazının kılınmasıyla, 49 yıl sonra yeniden Müslümanların ibadetine açılmıştır.