989年10月25日發(fā)生強烈地震，破壞了大教堂的大圓頂，巴西爾二世委托阿美尼亞建筑師、阿尼及阿吉涅大教堂的創(chuàng)造者梯利達特(Trdat)修復(fù)圓頂，西面的圓拱及部份大圓頂是他主要的修復(fù)部分。大教堂的損毀程度使修復(fù)工作持續(xù)了六年，大教堂在994年5月13日重開。君士坦丁七世在他的《典儀論》(De Ceremoniis)里記載了帝王及牧首在圣索菲亞大教堂舉行典禮儀式的詳情。

在第四次十字軍東征期間，大教堂被拉丁基督徒洗劫及褻瀆。據(jù)史學(xué)家尼基塔斯·蔡尼亞提斯(Niketas Choniates)所述，大教堂的一些圣物如耶穌墓碑的一塊石頭、圣母瑪利亞之奶、耶穌裹尸布及多位圣人的骨頭都被轉(zhuǎn)送到西方，現(xiàn)今可在西方多個博物館內(nèi)參觀這些圣物。

在拉丁帝國的占領(lǐng)下，圣索菲亞大教堂成為了羅馬天主教會的主教座堂。鮑德溫一世于1204年5月16日在圣索菲亞大教堂依照拜占庭傳統(tǒng)加冕為王。在1204年發(fā)動拉丁十字軍的威尼斯公爵恩里科·丹多洛被葬在教堂內(nèi)，碑文顯示了他的名字，成為了地面裝飾。1261年，重奪君士坦丁堡的拜占庭人向碑文啐唾泄憤。不過，1847年至1849年的復(fù)修工程卻令公爵墳?zāi)沟恼娲_性遭到質(zhì)疑，該墳?zāi)垢袷且粋€象征式墓地以作紀念。

拜占庭人重奪君士坦丁堡后，大教堂已顯得相當破敗，西面的四道扶壁大概就是在這時加建。1317年，安德洛尼卡二世在教堂東部及北部加建四道扶壁。1344年10月的地震使教堂的圓頂崩裂，部分建筑在1346年5月19日倒塌，教堂在此后關(guān)閉。1354年，建筑師阿斯特拉及佩拉爾塔負責(zé)教堂的修繕工作。