教堂地下水宮是位於聖索菲亞大教堂旁的一處地下建築。它的歷史要追溯到公元六世紀，由拜占庭皇帝查士丁尼興建，最早用來為當時旁邊的皇宮和建築物儲水。後來水宮關閉，直至16世紀穆罕默德征服君士坦丁堡後被重新發現。它從黑海附近的森林引入水源，除了可以保證宮廷用水供給，另一方面則是充當狡兔三窟、防止敵人圍困的作用，可謂是一座極富想像力的地下宮殿。

整座水宮長140米、寬70米，有足球場那麼大。336根高9米的粗大科林斯式石柱支撐著巨大的磚制拱頂，柱子上均刻有精美的浮雕，各有特色。這裡的儲水量曾到達過8立方米，水被抽到地面後通過將近20公里長的引水渠送往各處。遊人進入水宮，就彷彿走入了伊斯坦布爾的另一個世界。耳畔迴響的全是水珠陸續掉落水面的清脆聲，地下道的路旁佇立著一排昏暗的路燈，營造出了一種寧靜而幽遠、神秘而朦朧的氛圍。宮殿中心淚珠形的柱子吸引著諸多遊人駐足，而在宮殿蓄水池西北側矗立著由兩根倒置的美杜莎頭像支撐的柱子，則是地下水宮最讓人驚歎的一部分。

走在高處的木質平台上，拱頂上不時有水珠滴落，滴水聲神秘而悠長，水池裡偶爾有鯉魚游過，配上水宮內朦朧的燈光，彷彿置身於異次元世界。

地下水宮的儲水量達10萬噸之巨，直到現在還在被伊斯坦布爾人使用，據說如果水宮全部蓄滿水，可供當時全城人喝上一個月。到了奧斯曼帝國時期，水宮被廢棄，直至16世紀中期才重見天日。因為其獨特的神秘氣息，好萊塢電影《007在伊斯坦布爾》和成龍的《特務迷城》都曾在這裡取景。