Раннехристианская базилика Святой Софии была построена в 5 веке на месте античной агоры. В средневековых летописях ее называли самой крупной церковью. Трехнефная, с притвором и атрием, с высоким пространством центрального нефа, она сложена из камня, чередующегося с кирпичом. Изначально церковь была резиденцией митрополита нескольких черноморских городов. Отсюда ее второе название — Старая Митрополия. Здесь хранились мощи святых: Св. апостола Андрея, Св. Варфаломея, Св. Феодора Стратилата. В числе прочей добычи их увезли венецианцы, в союзе с латинскими крестоносцами, ограбившие город в 1257 году. Здесь в 15 веке была похоронена Матаиса Кантакузина Палеолог — отпрыск двух византийских императорских фамилий.