Trabzon Ayasofya Müzesi, Trabzon'un Yenimahalle semtinde bulunan tarihi müzedir.
İstanbul'un Latinler tarafından işgal edilmesinden sonra kaçan ve Trabzon'da 1204 yılında yeni bir devlet kuran Komnenos ailesinden Kral I.Manuel (1238-1263) tarafından 1250-1260 yılları arasında yaptırılan ve bir manastır kilisesi olan Ayasofya adı "Kutsal Bilgelik" anlamına gelir.
Geç Bizans Kiliselerinin en güzel örneklerinden biri olan yapı, kapalı kollu haç planlı olup, yüksek kasnaklı bbir kubbeye sahiptir. Kuzey, batı ve güneyinde revaklı üç kirişi bulunmaktadır. Yapı ana kubbenin üzerine değişik tonozlarla örtülmüş ve çatıya farklı yükseltiler verilerek kiremitle örtülmüştür.
Üstün bir işçiliğin görüldüğü taş plastiklerde Hıristiyan sanatının yanı sıra Selçuklu Dönemi İslam sanatının da etkileri görülmektedir. Kuzey ve batıdaki revak cephelerinde görülen geometrik geçmeli bezemeleri içeren madalyonlarla, batı cephesinde görülen mukarnaslı nişler Selçuklu taş işlemelerindeki özellikleri taşımaktadır.
Binanın en görkemli cephesi güneyidir. Burada Adem'le Havva'nın yaratılışı kabartma olarak bir friz halinde anlatılmıştır.
Güney cephesindeki kemerin kilittaşı üzerinde Trabzon'da 257 yıl hüküm süren Komnenosların sembolü olan tekbaşlı kartal motifi bulunmaktadır.
Kubbede ana tasvir İsa'nın tanrısal yönünü aksettiren pantacrator İsa'dır. Bunun altında bir kitabe kuşağı, daha altta ise melekler frizi bulunur. Pencere aralarında oniki havari tasvir edilmiştir. Pandantiflerde değişik kompozisyonlar yer almaktadır. İsa'nın doğumu, vaftizi, çarmıha gerilişi, kıyamet günü gibi sahneler betimlenmiştir.
Fatih Sultan Mehmed'in 1461 yılında Trabzon'u fethiyle camiye çevrilmiş ve vakıf eser olmuştur. 1868 yılında Bursa'lı Rıza Efendi'nin teşvikleriyle yeni baştan onarılmıştır.
I. Dünya Savaşı yıllarında Ruslar tarafından işgal edilen Ayasofya, askeri karargâh, hastane, depo ve savaştan sonra yine cami olarak kullanılmıştır. 1958-1962 yılları arasında Edinburgh Üniversitesi ve Vakıflar Genel Müdürlüğü işbirliği ile restore edilerek, 1964 yılında müzeye çevrilmiştir.
