Fossatiler'in restorasyonundan önce Batılılar Ayasofya'yı ancak padişahtan özel bir ferman alarak ziyaret edebilmekteydi ve bu fermanı almak da çok güçtü. Restorasyon sırasında yapıya çok daha kolay girilebiliyordu ve birçok gezgin hem bu mimarlık eserini görmek hem de çalışmaları izlemek üzere gelmekteydi. İstanbul'a giderek daha çok yabancı ziyaretçinin gelmesiyle bu tarihi anıtı görme isteği de arttı.

1934 yılında, modern Türk devletinin kurucusu Mustafa Kemal Atatürk, Ayasofya'nın müzeye dönüştürülmesini emretti; kararname Başbakan İsmet İnönü tarafından imzalandı.

On dokuzuncu yüzyılda badana ile örtülen mozaiklerin ortaya çıkarılması çalışmaları, 1931 yılında, Harvard Üniversitesi Bizans Enstitüsüne, mozaikleri ortaya çıkarma ve restore etme izni verildiği zaman başladı. Enstitünün kurucusu Thomas VVhittemore narteksteki mozaikleri 1931 yılında, güney giriş holündekileri 1933 yılında ortaya çıkarmaya başladı. Ertesi yıl da güney galeriye geçerek Deesis mozaiği üzerinde çalışmaya başladı. Böylece Ayasofya'nın kapıları, 1 Şubat 1935 günü 738 ziyaretçiye açıldığında, mozaiklerin bir bölümü herkesin görebilmesi için ortaya çıkarılmış bulunuyordu. VVhittemore, restorasyon çalışmalarını ve bilimsel araştırmalarını 1950 yılında ölümüne kadar sürdürdü ve ardından başka uzmanlar onun izinden yürüdüler. Günümüzde Ayasofya, kültürel yönden çok çekiciliği olan önemli bir eserdir.