הרוטונדה היא מהתקופה שבה סרדיקה, כפי שנקראה אז סופיה, הייתה עיר רומית חשובה שבה שהו הקיסרים גלריוס וקונסטנטינוס הגדול. ייעודה המקורי עדיין שנוי במחלוקת, אך מאוחר יותר היא הפכה לכנסייה. במאה ה־16, תחת השלטון העות'מאני, היא הוסבה למסגד וציוריה כוסו, ורק במאה ה־20 נחשפו ושוחזרו.
בפנים, הכיפה מעוטרת בשכבות של ציורי קיר מימי הביניים מהמאות ה־10 עד ה־14. במרכזה ישו פנטוקרטור משקיף מטה, מוקף מלאכים ואפריז של 22 נביאים. בחוץ, מאחורי האפסיס, שוכנות חורבות סרדיקה העתיקה שנחשפו בחפירות, ובהן קטע של רחוב רומי עם מערכת הניקוז שלו ויסודות של מבנים נוספים. הרוטונדה היא עדיין כנסייה אורתודוקסית פעילה, לכן התלבשו בכבוד ודברו בשקט בזמן התפילות.
קטנה אך מרשימה, הרוטונדה דוחסת כ־1,700 שנות היסטוריה של סופיה לאולם יחיד בעל כיפה.
