Après le baptême de la Russie, des églises ont commencé à être construites sur son territoire, principalement en bois, qui devenaient souvent victimes d'incendies. À leur place, grâce aux efforts des princes, des temples en pierre apparaissaient. L'un d'eux était la cathédrale de Novgorod au nom de Sophie, Sagesse de Dieu. En 1045, un incendie a détruit l'église en bois de Sainte-Sophie, construite à la fin du Xe siècle peu après le baptême des habitants locaux. L'église était en chêne et avait treize dômes, elle se trouvait en dehors du kremlin. Après l'incendie, le prince novgorodien Vladimir Iaroslavitch a posé la première pierre d'une nouvelle cathédrale en pierre dans le kremlin. Ses parents, le grand prince Iaroslav le Sage et la grande princesse Irina, qui a ensuite pris le nom de sœur sous le nom d'Anna et a été canonisée comme sainte Anne de Novgorod, étaient présents lors de la pose de la première pierre.

Traditionnellement, la construction de la cathédrale est associée à la victoire du prince Vladimir Iaroslavitch sur Byzance en 1044, bien que les chroniques ne contiennent pas d'informations sur cette campagne. Seule la campagne de Vladimir contre Constantinople en 1043 est connue, qui s'est terminée par la défaite des troupes russes. Aux murs de la ville, les Russes ont été accueillis par le "feu grec", et une tempête a achevé leur déroute. Les Russes se sont retirés, et les Byzantins ont aveuglé les capturés. Il est possible qu'après cette bataille infructueuse, Vladimir ait voulu prendre sa revanche. Bien qu'aucune source fiable sur la campagne contre Constantinople en 1044 n'ait été trouvée, après cette année, les relations entre la Russie et Byzance se sont améliorées. L'empereur Monomaque a marié sa fille Anastasia à Vsevolod, le fils de Iaroslav, ce qui symbolisait la réconciliation. Certains chercheurs estiment que de la campagne de 1044, Vladimir a pu ramener à Novgorod des icônes attribuées à l'école novgorodienne précoce. La cathédrale en pierre a été construite sous la supervision du prince et de l'évêque Luka Zhidyata et a été achevée cinq ans plus tard.

En 1929, la cathédrale Sainte-Sophie a été fermée et transformée en musée, ouvrant toutes les salles aux visiteurs. En 1991, la cathédrale a été remise à l'Église après une préparation minutieuse. Une restauration a été effectuée, un conseil consultatif a été créé pour la préservation du monument. Le 16 août, la cathédrale a été consacrée par le patriarche Alexis II, la première liturgie a eu lieu, et lors de la procession, une couronne arc-en-ciel est apparue au-dessus du temple.

La situation de la cathédrale Sainte-Sophie est unique. Cet ancien temple, inscrit sur la Liste du patrimoine mondial de l'UNESCO, a été remis à l'Église, qui est responsable de sa conservation.