O nome do edificio provén da catedral de Hagia Sophia de Constantinopla (que significa «Santa Sabedoría») e está adicada á Sagrada Sabedoría de Deus, máis que a unha santa de nome Sofía. Segundo unha teoría menos popular, o seu modelo foi a catedral de Santa Sofía de Nóvgorod, coas súas 13 cúpulas de carballo, que Iaroslav I o Sabio decidiu imitar en pedra como un xesto de gratitude aos cidadáns de Nóvgorod, que lle axudaran a asegurar o trono de Kíiv en 1019.

Segundo as vellas crónicas da Rus de Kíiv, a catedral foi fundada a comezos do século XI polo Príncipe de Kíiv Iaroslav I o Sabio. Investigacións recentes demostraron que a catedral foi fundada en realidade polo seu pai, Vladimiro I o Grande, e completada polo seu fillo.[1]

Orixinalmente foi o lugar de enterramento dos gobernantes da Rus de Kíiv, entre eles Vladimiro II Monómaco, Vsévolod Iaroslávich e Iaroslav I o Sabio, aínda que só a tumba deste último se conserva hoxe en día.

Despois do saqueo da cidade por Andréi Bogoliubski, do Principado de Vladímir-Súzdal, no 1169, seguido polos tártaros mongoles no 1240, a catedral quedou en mal estado.

Trala Unión de Brest a catedral quedou en mans da Igrexa greco-católica ucraína, ata que foi reclamada polo bispo metropolitano ortodoxo ucraíno Petró Mohyla no 1633. Mohyla encargou traballos de restauración, e a parte superior do edificio foi meticulosamente reconstruída, segundo o modelo do arquitecto ucraíno Octaviano Mancini en estilo barroco ucraíno, ao tempo que se conservaba o interior bizantino. A obra seguiu ata 1740 co atamán cosaco Iván Mazepa.

Despois da Revolución Rusa de 1917, e durante a campaña antirelixiosa soviética dos anos 1920, o plan do goberno prevía a demolición da catedral e a transformación do lugar nun parque adicados aos Heroes de Perekop, por unha vitoria do Exército Vermello na guerra civil rusa en Crimea. A catedral salvouse da destrución grazas aos esforzos de moitos científicos e historiadores. Non obstante, en 1934, as autoridades soviéticas confiscaron a estrutura, incluído o conxunto arquitectónico circundante dos séculos XVII e XVIII, e designárono como museo arquitectónico e histórico.

A finais da década de 1980, as autoridades soviéticas, e máis tarde as ucraínas, prometeron devolver o edificio á Igrexa ortodoxa rusa. Pero debido a varios cismas e faccións dentro da Igrexa, a devolución foi aprazada. O edificio actualmente permanece como un museo do Cristianismo na Ucraína.