În 1847, sultanul Abdul-Medjid (1839-1861) a dorit să renoveze biserica Sfânta Sofia și l-a chemat special pentru acest lucru pe italianul elvețian Gaspare Fossati (1809-1883), "Arhitectul Curții" din Sankt Petersburg, având o vastă experiență din excavările Pompeii, Poseidonie (Paestum) și alte necropole italiene.

Gaspare, împreună cu fratele său Giuseppe, au finalizat lucrările într-un interval de doi ani, folosind peste opt sute de muncitori. Bolțile crăpate au fost reparate, lanțuri de fier au fost plasate la baze pentru a le întări, iar celebrele mozaicuri, care fuseseră acoperite cu tencuieli din vremea lui Mahomed al II-lea, au fost curățate și restaurate.

Gaspare Fossati a adăugat elemente arhitecturale (cum ar fi tronul sultanului, care era protejat cu un grilaj aurit), combinând rococoul turcesc cu coloanele bizantine. Lucrările de restaurare au fost surprinse în acuarele colorate și publicate în 1852 la Londra, într-un album intitulat "Aya Sophia of Constantinople as Recently Restored by Order of H.M. The Sultan Abdulmedji".