Chrám svätej Sofie (bulh. Храм "Света София" – Chram „Sveta Sofia“), známy aj ako Bazilika svätej Sofie (bulh. Базилика "Света София" – Bazilika „Sveta Sofia“) (prípadne aj ako katedrála) je pôvodne ranokresťanský a dnes pravoslávny chrám (v období druhej bulharskej ríše katedrálny chrám) nachádzajúci sa v centre mesta Sofia v oblasti Sofia v západnom Bulharsku.
Mesto Sofia bolo v minulosti známe pod viacerými názvami (napr. Serdika, Sredec, alebo Triadica) a svoje súčasné meno, pod ktorým je známe zhruba od polovice 14. storočia, dostalo práve podľa chrámu svätej Sofie, ktorý bol v tom čase katedrálnym chrámom mesta.
Samotná budova bola postavená na mieste serdickej nekropoly ako cintorínsky chrám. Súčasná budova je štvrtá, ktorá na tomto mieste stojí. Prvý chrám, ktorý na mieste stál (zvyšky objavené v rokoch 1910 – 1911) bola jednoloďová budova s jednou apsidou a stála na mieste najpravdepodobnejšie medzi rokmi 376 – 382. Druhý chrám bol postavený niekedy počas vlády imperátora Teodisija I. (379 – 395) a zbúraný bol na konci 4. storočia. Bola to trojloďová bazilika s apsidou vo východnej stene a ako hlavná loď bola použitá predsieň prvého chrámu. Tretí chrám bol taktiež trojloďová bazilika s apsidou vo východnej stene. Výstavba prebiehala na konci 4. a začiatkom 5. storočia. Súčasná, štvrtá budova bola postavená koncom 5. a začiatkom 6. storočia. Pomerne krátka existencia starších chrámov bola spôsobená nájazdmi Gótov a Húnov.
V období prvej bulharskej ríše bol chrám hlavným mestským chrámom a v období druhej bulharskej ríše chrámom katedrálnym. Po obsadení Sofie osmanskými Turkami bola budova zmenená na mešitu, ale už v roku 1443 sa stala opäť na krátky čas pravoslávnym chrámom. V tomto roku bola Sofia oslobodená spojeneckými kresťanskými vojskami pod vedením Vladislava III. a Jána Huňadyho, tureckí správcovia boli vyhnaní a mesto bolo dané do priamej správy sofijského metropolitu. Na mešitu bola budova opäť zmenená začiatkom 16. storočia poturčeným Chorvátom Sijavušom pašom. V rokoch 1818 a 1858 Sofiu postihli dve silné zemetrasenia a obidve budovu poškodili. V priebehu druhého zemetrasenia spadol minaret, ktorý pri svojom páde zabil niekoľko moslimských veriacich. Po tejto udalosti sa tureckí moslimskí predstavitelia rozhodli budovu opustiť a ostala nejaký čas nevyužitá. Po oslobodení Bulharska sa využívala nejaký čas ako skladisko plynu, ktorým sa zapaľovali pouličné lampy. Neskôr v chráme po dlhé roky prebiehali archeologické výskumy, budova sa reštaurovala a rekonštruovala a v roku 1930 znovu ako pravoslávny chrám otvorila svoje dvere veriacim. Slávnostne vysvätený (ceremónie sa zúčastnil aj cár Boris III. s rodinou a väčšina vtedajšej politickej a náboženskej elity) bol chrám 21. septembra toho istého roku. Neskôr v období socializmu bol chrám zatvorený a znovu daný do používania veriacim bol v roku 1998.
Budova je trojloďová bazilika s kupolou v tvare kríža a s trojstennou apsidou. Je dlhá 46,5 metra a široká 23 metrov, výška kupole dosahuje 19,7 metra. Je jednou z najvýznamnejších pôvodne ranokresťanských pamiatok juhovýchodnej Európy. Dnes budova slúži svojmu účelu ako pravoslávny chrám a pod budovou chrámu je vybudované múzeum, kde si návštevníci môžu pozrieť odkryté zvyšky pôvodných antických chrámov vrátane vzácnych mozaík.
