553年8月及557年12月的地震使主圓頂及東面的半圓頂破裂，558年5月7日發(fā)生的地震使主圓頂徹底倒塌，破壞了讀經臺、祭壇及其華蓋。皇帝馬上下令修復，讓米利都的伊西多爾的侄甥伊西多拉負責修復工作。他使用了較輕巧的物料，又將圓頂提高了6.25米(20.5英尺)，使教堂的內部高度達到現時的55.6米(182英尺)。

修復工程在562年完成，使教堂在6世紀的面貌得以保存至今。拜占庭詩人示默者保羅(Paul the Silentiary)為教堂的重建創(chuàng)作了一首名為《讀畫詩》的長詩。562年12月23日，牧首優(yōu)迪基烏(Eutychius)主持落成儀式。

圣索菲亞大教堂是君士坦丁堡牧首的座堂，并且是拜占庭帝王儀式的首要場地，如加冕典禮。大教堂為作惡者提供庇護，外國游客對此深受感動。726年，拜占庭皇帝利奧三世頒布一系列的詔令抵制偶像崇拜，命令軍隊摧毀一切圣像，迎來了毀壞圣像運動。

圣索菲亞大教堂內的所有宗教畫像及雕像被移除。在伊琳娜女皇執(zhí)政時期(797年-802年)，圣像崇拜得到短暫的恢復，此后偶像破壞者卷土重來。拜占庭皇帝狄奧斐洛(Theophilus)深受伊斯蘭藝術影響，而伊斯蘭藝術是禁止偶像崇拜的。他將刻有畫押字的青銅兩翼門安裝在大教堂的南面入口。