Biserica Sfânta Sofia este cea mai renumită biserică bizantină din Tesalonic. Este situată în Piața Aghia Sofia, între bulevardele Tsimiski și Ignatia. Bazilica a fost ridicată în secolul al VIII-lea, după modelul Bisericii Sfânta Sofia din Constantinopol. Agia Sofia din Salonic are un dom impresionant, sprijinit pe stâlpi din marmura cu ornamente. În secolul al XV-lea, după cucerirea Tesalonicului de către otomani, biserica a fost transformată în moschee. În 1913, biserica a fost readusă la destinația inițială și a fost aproape complet restaurată în secolul al XX-lea. În ciuda istoriei tumultuoase, câteva dintre mozaicurile originale s-au păstrat intacte. De curând, aici au fost descoperite un număr impresionant de cărți, manuscrise și documente vechi. În pridvorul bisericii sunt așezate spre închinare moaștele Sfântului Ierarh Vasile al Tesalonicului. În prezent, Biserica Sfânta Sofia se află pe lista monumentelor bizantine din Patrimoniul UNESCO.