Το 1847, ο σουλτάνος Αβδούλ - Μετζίτ (1839-1861) θέλησε να ανακαινίσει τον ναό της Αγίας Σοφίας, και μετακάλεσε ειδικά γι αυτό τον ιταλοελβετό Γκάσπαρε Φοσάτι (1809-1883), "Αρχιτέκτονα της Αυλής" στην Αγία Πετρούπολη, και με μεγάλη πείρα από τις ανασκαφές της Πομπηίας, της Ποσειδωνίας (Paestum) και άλλων ιταλικών νεκροπόλεων. Ο Γκάσπαρε, μαζί με τον αδερφό του τον Τζουζέπε, ολοκλήρωσαν τις εργασίες σε μια διετία, χρησιμοποιώντας πάνω από οχτακόσιους εργάτες. Οι ραγισμένοι θόλοι επιδιορθώθηκαν, σιδερένιες αλυσίδες τοποθετήθηκαν στις βάσεις τους για να ενισχύσουν, και τα περίφημα ψηφιδωτά, που είχαν καλυφθεί με σοβάδες από την εποχή του Μωάμεθ Β, καθαρίστηκαν και αποκαταστάθηκαν. Ο Γκάσπαρε Φοσάτι πρόσθεσε αρχιτεκτονικά στοιχεία (όπως ο θρόνος του σουλτάνου, που ήταν προστατευμένος με επίχρυσο καφασωτό), συνδυάζοντας το τουρκικό Ροκοκό με τη βυζαντινή κιονοποιΐα. Τα έργα της αποκατάστασης αποτυπώθηκαν σε έγχρωμες υδατογραφίες και δημοσιεύτηκαν το 1852 στο Λονδίνο, σ ένα λεύκωμα με τίτλο "Aya Sophia of Constantinople as Recently Restored by Order of H.M. The Sultan Abdulmedji".