Stambuł przez mieszkańców nazywany jest Istanbulem – od tureckiej wymowy greckiego wyrażenia "eis ten polin", czyli „do miasta”. Nazwa miasta zmieniana była na przestrzeni wieków wielokrotnie. Początkowo, na cześć założyciela, Byzasa, nosiła nazwę Bizancjum.
W późniejszych wiekach nazwa ulegała zmianie w zależności od panującego w nim władcy, by w 325 r. n.e. przyjąć nazwę Konstantynopol na cześć Konstantyna Wielkiego. Nazwą Konstantynopol posługiwano się aż do 1930 roku.
Budowę Hagii Sophii rozpoczęto za panowania Konstantyna Wielkiego. Wielokrotnie palona i dewastowana, padała również ofiarą trzęsień ziemi.
Początkowo, aż do połowy XV wieku n.e., była świątynią chrześcijańską, a po zdobyciu miasta przez Turków osmańskich, została przekształcona w meczet. Od 1935 roku, kiedy ówczesny prezydent Mustafa Kemal Atatürk dokonał sekularyzacji świątyni, Hagia Sophia jest muzeum.