После крещения Руси на её территории начали возводить церкви, преимущественно деревянные, которые часто становились жертвами пожаров. На их месте, благодаря усилиям князей, появлялись каменные храмы. Одним из таких стал новгородский собор во имя Софии, Премудрости Божией. В 1045 году в Великом Новгороде произошёл пожар, уничтоживший деревянную Софийскую церковь, построенную в конце Х века вскоре после крещения местных жителей. Церковь была дубовой и имела тринадцать верхов, находилась она за пределами кремля. После пожара новгородский князь Владимир Ярославич заложил новый каменный собор в детинце. На закладке присутствовали его родители, великий князь Ярослав Мудрый и великая княгиня Ирина, которая позже приняла постриг под именем Анна и была канонизирована как святая Анна Новгородская.

Традиционно строительство собора связывают с победой князя Владимира Ярославича над Византией в 1044 году, хотя летописи не содержат сведений об этом походе. Известен лишь поход Владимира на Константинополь в 1043 году, который закончился поражением русских войск. Под стенами города русские были встречены "греческим огнём", а буря завершила их разгром. Русские отступили, а пленённых византийцы ослепили. Возможно, после этого неудачного сражения Владимир хотел взять реванш. Хотя достоверных источников о походе на Константинополь в 1044 году не найдено, после этого года отношения Руси и Византии улучшились. Император Мономах выдал свою дочь Анастасию за Всеволода, сына Ярослава, что символизировало примирение. Некоторые исследователи считают, что из похода 1044 года Владимир мог привезти в Новгород иконы, относимые к ранней новгородской школе. Каменный собор строился под наблюдением князя и епископа Луки Жидяты и был завершён через пять лет.

В 1929 году Софийский собор закрыли и преобразовали в музей, открыв все помещения для посетителей. В 1991 году собор был передан Церкви после тщательной подготовки. Провели реставрацию, создали Консультационный совет для сохранения памятника. 16 августа собор освятил Патриарх Алексий II, прошла первая литургия, а во время крестного хода над храмом появился радужный венец.

Ситуация Софийского собора уникальна. Древний храм, внесённый в Список Всемирного наследия ЮНЕСКО, передан Церкви, которая несёт ответственность за его сохранность.