A Santa Sofia, la Santa della Sapienza, è dedicato il più bel tempio di ispirazione bizantina della provincia, per lungo tempo uno dei più importanti dell’Italia meridionale. 
La chiesa fu fondata dal duca longobardo Arechi II intorno al 760, come comprovano i numerosi placiti firmati dallo stesso principe, alcuni dei quali sono conservati presso il Museo del Sannio. Fu costruita su modello della cappella palatina di Liutprando a Pavia e presto divenne il tempio nazionale dei Longobardi, che, dopo la sconfitta di Desiderio ad opera di Carlo Magno (774), si erano rifugiati nel Ducato di Benevento, (Ticinum geminum, la seconda Pavia), che ospitò le reliquae langobardorum gentes.
La costruzione di Santa Sofia era parte di un vasto progetto di mecenatismo intrapreso da Arechi, che attraverso monumenti di prestigio cercò di sviluppare uno stile aulico all'altezza delle sue ambizioni.
Fu dedicata a santa Sofia, ovvero alla "Sapienza", come l'omonima chiesa di Costantinopoli, con una donazione del 774; Arechi vi annesse anche un monastero femminile benedettino, alle dipendenze di Montecassino, retto dalla sorella Gariperga, e vi conservò, dedicandogli un altare, le reliquie di san Mercurio abbandonate nel 633 presso Quintodecimo dal perdente imperatore Costante.
La chiesa subì gravi danni nei terremoti del 5 giugno 1688 e del 1702: a causa del primo crollarono le aggiunte medievali e la cupola primitiva. Già in quest'occasione il cardinale Orsini, il futuro papa Benedetto XIII, volle che la chiesa fosse ricostruita secondo il gusto barocco: nei lavori di restauro, affidati dal 1705 all'ingegnere Carlo Buratti, la pianta fu trasformata da stellare a circolare, furono costruite due cappelle laterali, fu cambiato l'aspetto dell'abside, della facciata, dei pilastri. Furono inoltre distrutti quasi del tutto gli affreschi che ricoprivano la chiesa, dei quali restano solo alcuni frammenti con Storie di Cristo e della Vergine.
Un discusso intervento di restauro nel 1957 ripristinò scrupolosamente, sulla base dei documenti disponibili, le absidi e l'originale pianta della chiesa longobarda ed eliminò le cappelle settecentesche; tuttavia lasciò quasi immutata la facciata barocca.
Degli affreschi originari, dai colori vivaci, che una volta ricoprivano tutto l'interno della chiesa, sono rimasti alcuni frammenti nelle due absidi laterali: l'Annuncio a Zaccaria, Zaccaria muto, l'Annunciazione e la Visitazione alla Vergine. Sono opera di artisti legati alla Scuola di miniatura beneventana e furono dipinti tra la fine dell'VIII e l'inizio IX secolo.