Pada tahun 1934 Presiden Turki Kemal Ataturk menjadikan bangunan tersebut menjadi museum. Sejarawan seni menganggap mosaik bangunan yang indah sebagai sumber utama pengetahuan tentang keadaan seni mosaik pada masa tak lama setelah berakhirnya Kontroversi Ikonoklastik pada abad ke-8 dan ke-9.
Pada tahun 1985 Hagia Sophia ditetapkan sebagai situs Warisan Dunia UNESCO yang disebut tempat bersejarah. Setelah diubah menjadi museum, Hagia Sophia mampu menarik pengunjung hingga 3 juta orang setiap harinya.
Tahun 2013 lalu, beberapa tokok Muslim di Turki mengupayakan agar Hagia Sophia dialihfungsikan kembali menjadi masjid. Namun, permintaan tersebut tidak dikabulkan oleh pengadilan tinggi negeri Turki.