Geleneksel cami mimarisinin başında gelen ve özel bir bölüm teşkil eden mihrap, cami, mescid ve namazgâhlarda yön olarak kıbleye bakan ve namaz esnasında imamın, cemaati arkasına alacak şekilde önünde durduğu girintili, çevresine göre yüksekçe bir bölümdür. Ayasofya Müzesi içersinde ana mekânın güneydoğusunda yer alan mihrap kısmında, dönem dönem Osmanlı Sultanları tarafından onarım ve eklemeler yapılmıştır.
Ayasofya’nın 19. yüzyılda yenilenen mihrabı; mermerden, içinde bir şemse ile yıldız motiflerinin yer aldığı çokgen planlı nişinin üzeri, yarım kubbeli kavsaranın örttüğü bir örnektir. Kıvrık dallı akantus yapraklı geniş bordürle sınırlanan mihrapta bolca altın yıldız kullanılmış olup üstte gösterişli bir tepeliği bulunmaktadır.
Mihrabın iki yanında Kanuni Sultan Süleyman Devri’nde (1520-1566) yapılan Macaristan seferinde, Budin’in fethi sırasında, Sadrazam İbrahim Paşa tarafından, Macar Kralı I. Matyas’ın saray kilisesinden getirilen şamdanlar bulunmaktadır.
