İznik Ayasofya Müzesi, İznik'in tam ortasında, surlarla çevrili kentin dört kapısından gelen yolların kesiştiği yerde inşa edilmiş olan yapıdır. İznik şehir merkezinde yer alan bu tarihi yapı Osmanlı'nın şehri fethiyle camiye dönüştürülen bir kiliselerden biridir.
Bir dönem müze olarak kullanılmış tarihi cami, 6 Kasım 2011 tarihinde, yaklaşık 90 yıl aradan sonra bayram namazının kılınmasıyla ibadete açılmıştı. Hıristiyanlık aleminde önemli bir yere sahip olan binanın tarihte de ayrıca önemli bir yeri vardır. Bu noktada Hristiyanlıkla ilgili önemli kararların alındığı 7. konsül 787 yılında bu yapıda toplanmıştır.
Sonrasında şehrin Osmanlı hakimiyetine girmesi ile 1331'den sonra Orhan Gazi Ayasofya Kilisesi'ni camiye dönüştürmüştür. Kanuni Sultan Süleyman döneminde de, Mimar Sinan camiye çevrilen bu yapıya bir mihrap ilave edip yan neflerde büyük kemer açıklıkları oluşturulmuştur. Yapı daha sonraları müze çevrilmiştir. İznik Ayasofya'da 2007 yılında yapıda restorasyon çalışmaları başlatılmıştır.
Restorasyon öncesi minareye dönüştürülen çan kulesi çok harap ve yıkık durumdaydı. Üç nefli bazilika tipinde yapılan müzede iki adet hazırlanma odası mevcuttur. Müze olarak kullanılan yapının tekrar camiye dönüştürülmesi için yapılan restorasyon çalışmaları tartışmalara yol açmıştır. Tarihi müze hakkındaki araştırmalardan belgeseller yapılmıştır.