Ο Βυζαντινός Ναός της Αγίας Σοφίας βρίσκεται στο ανατολικό ύψωμα στην είσοδο της Υπάτης. Στις γραπτές πηγές αναφέρεται η διαχρονικότητα της θέσης του. Στα ερείπια αρχαίου ναού κτίστηκαν διαδοχικά παλαιοχριστιανική βασιλική, βυζαντινός ναός, καθολικός ναός της αρχιεπισκοπικής μητρόπολης των Φράγκων και των Καταλανών, ενδεχομένως οθωμανικό τέμενος και ορθόδοξος ναός. Ο σημερινός οικοδομήθηκε πιθανώς μετά το 1840, στη θέση παλαιότερου που καταστράφηκε κατά την Επανάσταση. Ανακαινίστηκε μεταξύ 1978-1995, μετά από κατάρρευση τμήματος του βορειοανατολικού τοίχου και του λιθόκτιστου περιβόλου. Είναι μονόκλιτος, ξυλόστεγος, με ορθογώνια κάτοψη. Μέχρι το 1977 είχε επιχρισμένη εξωτερική όψη, με πλίνθινο οδοντωτό γείσο και κυκλικό φεγγίτη δυτικά. Στην ανακαίνιση προστέθηκε εξωνάρθηκας, αντικαταστάθηκε η στέγη, αναδιαμορφώθηκαν τα ανοίγματα, αποκαλύφθηκε η εξωτερική τοιχοποιία και αποκαταστάθηκε ο λιθόκτιστος περίβολος.
Η τοιχοποιία αποτελείται από αργούς και ημιλαξευτούς λίθους διαφόρων μεγεθών, ανάμεσα στους οποίους παρεμβάλλονται σειρές πλίνθων και αρχαίοι δόμοι, ιδιαιτέρως στις λιθοδομές των γωνιών και στα ανοίγματα. Το μεγαλύτερο προεξέχον θεμέλιο της ημικυκλικής αψίδας του ιερού υποδηλώνει την ύπαρξη παλαιότερου ναού. Η αψίδα φέρει κεραμοσκεπή, οδοντωτό πλίνθινο γείσο και κάθετη φωτιστική σχισμή λαξευμένη σε πωρόλιθο. Η εξωτερική είσοδος στο διακονικό μετασκευάστηκε σε παράθυρο. Πάνω από τις ορθογώνιες εισόδους, δυτικά και βόρεια, διαμορφώθηκαν αψιδωτές εσοχές και στα παράθυρα τοξωτά πλίνθινα υπέρθυρα.