Die Kirche der Heiligen Sofia wurde an der Stelle mehrerer älterer Kirchen aus dem vierten Jahrhundert und Kultstätten aus der Zeit errichtet, als sie die Nekropole der römischen Stadt Serdica war. Reisende besuchen auch die Nekropole der Kirche

. Sie wurde im neobyzantinischen Stil erbaut, dient als Kathedrale des Patriarchen von Bulgarien und ist volumenmäßig eines der 50 größten christlichen Kirchengebäude der Welt.

Es handelt sich um eine der ältesten noch funktionierenden Kirchen Europas, die im frühen 4. Jahrhundert erbaut wurde. Das Gebäude, ein zylindrischer Kuppelbau auf quadratischem Grundriss, ist berühmt für die Fresken aus dem 12., 13. und 14. Jahrhundert in der zentralen Kuppel.

Die Kirche wurde erstmals im 16. Jahrhundert erwähnt und an der Stelle eines ehemaligen römischen Sakralbaus errichtet. Heute ist sie ein Kulturdenkmal, das für ihre Wandmalereien aus dem 14., 15., 17. und 19. Jahrhundert mit biblischen Szenen bekannt ist.

Die Kathedrale wurde nach der Zerstörung durch alliierte Bombenangriffe im Zweiten Weltkrieg an ihrem ursprünglichen Standort wiederaufgebaut und am 21. Mai 2006 im Beisein von Kardinalstaatssekretär Angelo Sodano, Dekan des Kardinalskollegiums, eingeweiht. Den Grundstein für die neue Kathedrale legte Papst Johannes Paul II. persönlich bei seinem Bulgarienbesuch im Jahr 2002.

Die Kirche ist einschiffig und hat drei Kuppeln im rumänischen Stil des 18. Jahrhunderts. Die außergewöhnlich schönen Fresken im Inneren stammen von berühmten Ikonenmalern, der Altar und die Möbel bestehen aus hochwertigem Eichenholz mit feinen Schnitzereien.

Dies ist eine der ersten Kirchen in Sofia, die nach der Befreiung Bulgariens erbaut wurde, als Sofia zur Hauptstadt Bulgariens wurde.