Temelinde 3 metreye 1,8 metrelik blok taşlar kullanılmıştır. 8 köşeli ana kubbesi bulunmaktadır. İstanbul'un en eski Bizans Dönemi yapısı olarak bilinir. Bahçesinin güney kısmında 24 odalı geniş bir bahçesi ve ortasında şadırvanı olan Hüseyin Ağa Medresesi yer alır. Medrese Yesevi Vakfı tarafından restore edilmiş ve Türk el sanatlarının hizmetine verilmiştir. Yakınında Kesikbaş Hüseyin Ağa türbesi yer alır.
Yapı 1836 ve 1956 yıllarında iki onarım görmüş, muhtelif kurşun ve sıvaları yenilenmiş, tek minaresi önemli ölçüde onarılmıştır.
Söylencelere göre kilise ismini Doğa Roma İmparatoru I. Anastasius döneminde gerçekleşen bir olaydan alır. I. Anastasius'a karşı gerçekleşen isyana I. Justinianus'un da adı karışır. Bunun üzerine, I. Justinianus idam cezasına çarptırılır fakat hükmün ifa edileceği günden önceki gece Aziz Sergius ve Aziz Bacchus I. Anastasius'un rüyasına girerler ve I. Justinianus'un lehinde tanıklık ederler. Bu rüya imparatora, verilen hükmün hakkaniyeti üzerine tekrar düşünmesine sebebiyet verecek derecede tesir eder. I. Anastasius verdiği karardan vazgeçerek I. Justinianus'u bağışlar. I. Justinianus tahta çıktıktan sonra, I. Anastasius tarafından hayatının bağışlanması kararına mucip olan Azizlere şükran borcunu ödemek için bir adak kilisesi olarak Aziz Sergius ve Aziz Bacchus adına halihazırda Küçük Ayasofya Camii olarak hizmet veren kiliseyi inşa ettirir.[1]
