Kelime anlamı kutsal bilgelik olan ve Anadolu’da Hıristiyanlık tarihi açısından önem arz eden üç Ayasofya’dan Trabzon kent merkezinde bulunandır. Yapı, 1238-1263 yılları arasında I. Manuel Komnenos tarafından Roma güneş tanrısı Apollon adına inşa edilen bir tapınağın üzerine kurulmuştur. Trabzon Ayasofya Kilisesi eskişehir olarak isimlendirilen, Ortahisar Suriçi bölgesinden yaklaşık bir buçuk kilometre kadar uzaklıkta bulunmakta olup, batı yönünden şehre girilen yolun sağ tarafında kalmaktadır. Deniz kıyısına 2006 yılında yapılan dolgular ve sahil yolu sebebi ile bu gün denizden yaklaşık 500 metre içeride kalmaktadır. Yapı uzun süre kilise olarak hizmet vermiştir. 1584 yılında Osmanlı fethinden sonra cami olarak kullanılmıştır. Birinci Dünya Savaşı sırasında Trabzon’u işgal eden Ruslar tarafından depo ve askeri hastane olarak kullanılmıştır. Savaştan sonra cami olarak kullanılmaya devam edilen yapı 1958-1962 yılları arasında Vakıflar Genel Müdürlüğü ve Edinburg Üniversitesinin işbirliği ile restore edilerek 1964 yılından sonra müze haline getirilmiş, 2013 yılında da tekrardan camiye çevrilen yapı ibadete açılmıştır.

Geç Bizans kilisesi mimari örneklerinden birini teşkil eden yapı, kapalı kollu haç planlıdır. Yüksek kasnaklı bir kubbeye sahiptir. Yapı Bizans döneminde inşa edilmesine rağmen mimari ve süsleme şekli eklektik (karmaşık) bir üsluba sahiptir. Güney cephesindeki taş süslemeler Rusya’nın Vladimir-Suzdal bölgesi XII. yüzyıl kiliseleri taş işçiliğini andırmaktadır. İnşa edildiği dönemde Gürcü Krallığı ile yakınlık ve akrabalık seviyesindeki ilişkiler sebebiyle taş işçiliğinde Gürcü etkisi de görülmektedir. Ayrıca sütun başlıklarında görülen mukarnas işçilikleri Selçuklu sanatını yansıtmaktadır.

Yapı, içerisinde bulunan freskler yönünden oldukça zengin olmakla beraber, Osmanlı Devleti’nin yapıyı camiye çevirme sürecinde fresklere zarar vermeyip sadece badana ile kapatması sebebi ile son derece sağlam şekilde günümüze kadar ulaşmıştır. Fresklerin yapım tarihi ile ilgili herhangi bir yazıta rastlanmamıştır. Meryem ve İsa, İsa’nın Göğe Yükselişi, Havarilerin Görevlendirilmesi, Balık Tutma, Meryem’in Doğumu, Meryem’in Tapınağa Girişi, İsa’nın Doğumu, Çarmıha Gerilme, İsa’nın Ölüler Ülkesine İnişi gibi Hıristiyanlık tarihi açısından son derece önemli konuları işleyen freskler bulunmaktadır.

Trabzon Ayasofya Kilisesi Batı yönünden 25 metre uzağında ayrı bir çan kulesi de bulunmaktadır. Kiliseden ayrı olarak inşa edilen kule, kilise camiye çevrildikten sonra minare olarak kullanılmıştır. İngiliz araştırmacı ve seyyah G. Finlay tarafından 1426-1427 yılına tarihlenen yapının örneğine başka hiçbir Bizans kilisesinde rastlanmamıştır. Kesme taş ve molozlar malzemelerden yığma yapım tekniği ile yapılmış kule kare planlı olup, güney cephesinden girilmektedir. Çan kulesinin ikinci katında şapel ve şapelim doğu tarafında apsis yer almaktadır. Şapel içerisinde; Şefaat Dileme, Ekmek Şarap Komünyonu, İsa ve Aziz Eugenes, Müjde, Meryem’in Ölümü, Lazarus’un Diriltilmesi gibi freskler yer almaktadır.