Ο ναός των Βλαχερνών υπήρξε το πιο γνωστό και το πιο φημισμένο ιερό της Παναγίας στην Κωνσταντινούπολη, με διαρκή ακτινοβολία σ᾽ ολόκληρο τον χριστιανικό κόσμο.
Τα κυριότερα στοιχεία της ιστορίας του και των περιπετειών του στη βυζαντινή περίοδο είναι: το ναό έχτισε η αυτοκράτειρα Πουλχερία μεταξύ των ετών 450 – 453 μ.Χ., έτος του θανάτου της και μαζί με τον Μαρκιανό (450 – 457 μ.Χ.) τη διακόσμησαν. Φαίνεται όμως ότι επί Λέοντος Α´ (457 – 474 μ.Χ.) ο ναός ολοκληρώθηκε και απέκτησε λάμψη, ιδιαίτερα με τη δημιουργία του «ἁγίου λούσματος» και του αγιάσματος.
Τότε χτίστηκε και το παρεκκλήσιο της Αγίας σορού για να δεχτεί το ωμοφόριο και την Τιμία Εσθήτα της Θεοτόκου, που μεταφέρθηκαν από την Παλαιστίνη το 473 μ.Χ. (βλέπε ίδια ημέρα). Τότε παραχωρήθηκαν στο ναό σημαντικά περιουσιακά στοιχεία, κυρίως κτήματα. Ο Προκόπιος σημειώνει ότι ο Ιουστινιανός επί της βασιλείας του θείου του Ιουστίνου Α´(518 – 527 μ.Χ.) τροποποίησε και τελειοποίησε το αρχικό οικοδόμημα. Στην περιγραφή που δίνει αφήνει την εντύπωση πως στον τύπο της βασιλικής υψώθηκε τρούλλος, στηριγμένος σε ημικύκλιο που σχημάτιζαν οι κίονες. Η ανακαίνιση αυτή, επί Ιουστίνου Α´, περιλαμβάνεται και σε δύο επιγράμματα της Παλατινής Ανθολογίας.
Πολλοί αυτοκράτορες, κατά καιρούς, από προσωπικό ενδιαφέρον βοήθησαν στην αναδιοργάνωση των Βλαχερνών με διάφορες, δωρεές. Το μέγεθος των λειτουργικών αναγκών του ναού αποκαλύπτεται από Νεαρά του Ηρακλείου, η οποία ορίζει το ιερατείο και το προσωπικό ως εξής: 12 πρεσβύτεροι, 18 διάκονοι, 6 διακόνισσες, 8 υποδιάκονοι, 20 αναγνώστες, 4 ψάλτες και 6 θυρωροί, συνολικά 74 άνθρωποι στην υπηρεσία του μεγάλου θρησκευτικού κέντρου λατρείας της Παναγίας των Βλαχερνών. Ο Ιουστίνος ο Β´ (565 – 578 μ.Χ.) είχε προσθέσει δύο αψίδες, ενισχύοντας το σχήμα του σταυρού, ενώ σε κάποια νεότερη φάση ο Ρωμανός Γ´ Αργυρός (1028 – 1034 μ.Χ.) διακόσμησε με χρυσό και ασήμι τα εσωράχια των τοξοστοιχιών.
Θα πρέπει να τονισθεί ο ρόλος που διαδραμάτισε η Παναγία των Βλαχερνών στη διάρκεια της Εικονομαχίας και προπαντός επί Κωνσταντίνου Ε´. Επειδή ήταν το λατρευτικό κέντρο των Ορθοδόξων, παράλληλο με την Αγία Σοφία (π.χ. κάθε παρασκευή γινόταν ολονύχτιες αγρυπνίες των πιστών αφιερωμένες στη θαυματουργή εικόνα της Παναγίας) το εικονογραφικό πρόγραμμα καταστράφηκε. Όπως μας πληροφορεί σύγχρονη σχεδόν πηγή «ὁ Βίος τοῦ Ἁγίου Στεφάνου τοῦ Νέου», που γράφτηκε το 808 μ.Χ., οι εικονομάχοι αντικατέστησαν τις εικόνες του Χριστού, της Παναγίας και των αγίων με παραστάσεις δέντρων, πτηνών και θηρίων: «Τοῦ δὲ τυράννου τὸν σεβάσμιον ναὸν τῆς Παναχράντου Θεοτόκου τὸν ἐν Βλαχέρναις κατορύξαντες, τὸν πρὶν κεκοσμημένον τοῖς διατοίχοις ὄντα ἀπὸ τὲ τῆς πρὸς ἡμᾶς τοῦ Θεοῦ συγκαταβάσεως, ἕως θαυμάτων παντοίων καὶ μέχρι τῆς αὐτοῦ Ἀναλήψεως καὶ τῆς τοῦ Ἁγίου Πνεύματος καθόδου διὰ εἰκονικῆς ἀναζωγραφήσεως καὶ οὕτως τὰ τοῦ Χριστοῦ ἅπαντα μυστικὰ ἐξάραντος, ὀπωροφυλάκιον καὶ ὀρνεοσκοπεῖον τὴν ἐκκλησίαν ἐποίησε. Δένδρα καὶ ὄρνεα παντοῖα, θηρία τε καὶ ἄλλα τινα ἐγκύκλια διὰ κισσοψύλων, γερανῶν τε καὶ κορωνῶν καὶ ταώνων ταύτην περιμουσώσας, ἵν᾽ εἴπω ἀληθῶς ἄκοσμον ἔδειξεν».
Τότε εξαφανίστηκε και η ξύλινη, αργυρόχρυση και ιστορική εικόνα της Παναγίας, η οποία ξαναβρέθηκε, σύμφωνα με την παράδοση, το 1030 μ.Χ. κρυμμένη στον τοίχο κατά τις εργασίες ανακαίνισης που έγιναν επί Ρωμανού Γ´ Αργυρού.
Είχε ήδη δημιουργηθεί ο τύπος της Παναγίας της Βλαχερνίτισσας, που διαδόθηκε με αντίγραφα σε ολόκληρο το χριστιανικό κόσμο. Η Παναγία εικονίζεται ολόσωμη, μετωπική, με υψωμένα τα χέρια. Στο στήθος, σε μετάλλιο, παριστάνεται ο Χριστός ευλογώντας. Με την εικόνα της Βλαχερνίτισσας συνδέεται και το θαύμα του πέπλου που ανασηκωνόταν από το πρόσωπο της Θεοτόκου ανάλογα με την περίπτωση, όπως μαρτυρεί η Άννα η Κομνηνή.
Μερικά ιστορικά στοιχεία ακόμη είναι σημαντικά. Το 1070 μ.Χ. η εκκλησία καταστράφηκε από πυρκαγιά, αλλά με τη συνδρομή των αυτοκρατόρων Ρωμανού Δ´ Διογένη (1067 – 1071 μ.Χ.) και Μιχαήλ Ζ´ του Δούκα (1071 – 1078 μ.Χ.) ξαναχτίστηκε. Ολόκληρο το κτιριακό συγκρότημα κάηκε τελικά το 1434 μ.Χ., λίγο πριν από την Άλωση «ὑπὸ τινων ἀρχοντοπούλων θελόντων πιάσαι τινάς νεοσσοὺς περιστερῶν» (Γ. Φραντζής), οι οποίοι ανέβηκαν στη στέγη και προκάλεσαν χωρίς να το θέλουν την πυρκαγιά.
Το γνωστότερο και σπουδαιότερο γεγονός είναι η σωτηρία της Πόλης κατά το 626 μ.Χ. όταν πολιορκήθηκε από τα στρατεύματα των Αβάρων. Η εικόνα της Βλαχερνίτισσας λιτανεύτηκε στις επάλξεις από το γιό του απουσιάζοντος Ηρακλείου, τον πατριάρχη Σέργιο (610 – 638 μ.Χ.) και το λαό. Η πολιορκία λύθηκε, η Πόλη σώθηκε και η σωτηρία αποδόθηκε στην Παναγία. Σύσσωμος ο λαός οδηγήθηκε με την εικόνα στον ιστορικό ναό όπου αγρύπνησε ψάλλοντας τον Ακάθιστο Ύμνο.
Το 843 μ.Χ., με τη λήξη της Εικονομαχίας, από το ναό των Βλαχερνών ξεκίνησε η γιορτή της Ορθοδοξίας, που καθιερώθηκε για το θρίαμβο των εικόνων. Κατά την παράδοση εξάλλου το 944 μ.Χ. τοποθετήθηκαν στο παρεκκλήσιο του ναού η εικόνα του Χριστού και η επιστολή του βασιλέα Αβγάρου, που έφεραν από την Έδεσσα.
Μετά το 1204 μ.Χ. καταλαμβάνουν το ναό των Βλαχερνών οι Λατίνοι μέχρις ότου ο Ιωάννης Γ´ Δούκας Βατάτζης (1222 – 1254 μ.Χ.) τον εξαγόρασε από τους Καθολικούς, όπως και πολλά μοναστήρια της Πόλης. Το 1348 μ.Χ. Γενουάτες πειρατές με τις πολιορκητικές τους μηχανές προκάλεσαν ζημιές στο ιερό.
Από τις μαρτυρίες που σώθηκαν ο ναός των Βλαχερνών ήταν δίπλα στον Κεράτιο, έξω από τα τείχη. Για να προστατευτεί ο Ηράκλειος περιτείχισε το χώρο. Όταν αργότερα ιδρύθηκε το Παλάτι των Βλαχερνών, πιο πάνω από το ναό στη πλαγιά του λόφου, Παλάτι και ναός επικοινωνούσαν με σκάλα και ειδική θύρα. Οι αυτοκράτορες συχνά παρακολουθούσαν τις λειτουργίες και ανάλογο ήταν και το ενδιαφέρον τους για το ναό της Παναγίας για τον οποίο εξεδήλωναν με κάθε τρόπο το σεβασμό και την πίστη τους. Είναι γνωστό πως στις εκστρατείες έφεραν μαζί τους μία εικόνα της Βλαχερνίτισσας. Διασώθηκαν επίσης πολλές σφραγίδες με την εικόνα της. Ήδη από τον πατριάρχη Τιμόθεο (511 – 518 μ.Χ.) καθιερώθηκε η πανήγυρις, η λιτανεία δηλ. που γινόταν κάθε παρασκευή με την εικόνα της Παναγίας στην εκκλησία των Χαλκοπρατείων. Ορισμένες εορτές είχαν επίσημο χαρακτήρα: της Υπαπαντής (βλέπε 2 Φεβρουαρίου), της Ορθοδοξίας, η Μεγάλη Παρασκευή και η Τρίτη του Πάσχα, η τοποθέτηση του πέπλου της Παναγίας (βλέπε 2 Ιουλίου), τα εγκαίνια της εκκλησίας (βλέπε 31 Ιουλίου), η ανάμνηση της σωτηρίας από τους Αβαροπέρσες (βλέπε 7 Αυγούστου), η Κοίμηση της Θεοτόκου βλέπε 15 Αυγούστου), η ανάμνηση του φοβερού σεισμού το 740 μ.Χ. (βλέπε 26 Οκτωβρίου).
Το ιερό των Βλαχερνών, «μέγας νεώς» των συγγραφέων το αποτελούσαν τρία κτίρια: Η κεντρική εκκλησία, το παρεκκλήσιο των λειψάνων και το «λοῦσμα».
Η εκκλησία είχε το σχήμα της ξυλόστεγης τρίκλιτης βασιλικής όπως οι αντίστοιχες Παναγία των Χαλκοπρατείων και η μονή Στουδίου. Στον ίδιο τύπο ξαναχτίστηκε, καθώς φαίνεται, και μετά την πυρκαγιά του 1070 μ.Χ. Στην εσωτερική επένδυση γινόταν συνδυασμός έγχρωμης ορθομαρμάρωσης, ως τη μέση των τοίχων, πρασίνου ίασπι για τους κίονες, χρυσού και ασημιού για την έξοχα τεχνουργημένη οροφή. Οι τοίχοι πάνω από την ορθομαρμάρωση έφεραν διάκοσμο από τοιχογραφίες και ψηφιδωτά με θέματα από τον Χριστολογικό κύκλο. Ο άμβωνας, που ήταν τοποθετημένος στη μέση του κεντρικού κλίτους ήταν όλος από ασήμι. Εντυπωσιακό επίσης ήταν το Εικονοστάσιο. Πληροφορίες για την θαυμάσια εικονογράφηση και τον υπόλοιπο διάκοσμο του ναού μας άφησε ο πρεσβευτής Clavijo, ο οποίος επισκέφτηκε τίς Βλαχέρνες το 1402 μ.Χ. και σε μεταγενέστερο κείμενο ο Ισίδωρος του Κιέβου (1385 – 1463 μ.Χ.) στο «Θρῆνο» του για την εξαφάνιση του περίλαμπρου ναού.
Το παρεκκλήσιο των λειψάνων ή παρεκκλήσιο της Αγίας σορού ήταν κυκλικό κτίσμα με νάρθηκα, που βρισκόταν στα νότια του ιερού του ναού. Φιλοξενούσε, εκτός από τα λείψανα, το ωμοφόριο της Θεοτόκου, το πέπλο της και την Τιμία Ζώνη. Ρώσσοι προσκυνητές του 14ου και 15ου αι. μ.Χ. περιγράφουν τα κειμήλια και αναφέρονται στα λείψανα πολλών αγίων (Παταπίου, Αθανασίου, Παντολέοντος, Αναστασίας).
Το «λοῦσμα» χωριζόταν σε τρία μέρη: την ιματιοθήκη – «τὸ ἀποδυτόν», τη δεξαμενή – «τὸν κόλυμβον» και τον Άγιο Φωτεινό. Επικοινωνούσε με το παρεκκλήσιο. Το λούσμα στεγαζόταν με θόλο και οι τοίχοι ήταν διακοσμημένοι με εικόνες. Σε ειδική κόγχη βρισκόταν η εικόνα της Παναγίας. Η δεξαμενή, στο νερό της οποίας κατέβαινε κάθε παρασκευή ο αυτοκράτωρ και λουζόταν, βρισκόταν στο κέντρο της αίθουσας. Από τις πηγές δίνονται λεπτομερείς περιγραφές για την τελετή της εισόδου στο λούσμα και τις διαδικασίες μέχρι τη λήψη του αγιάσματος: «…εἰσέρχονται τέλος εἰς τὸν Ἅγιον Φωτεινόν, εἰς τὸν ἐνδότερον θόλον καὶ ἅπτουσι κηροὺς ἔμπροσθεν τῆς μαρμαρίνου εἰκόνος τῆς Θεοτόκου, ἐκ τῶν χειρῶν τῆς ὁποίας ἐκχύνεται τὸ ἁγίασμα».
Ύστερα από την πυρκαγιά του 1434 μ.Χ. και την Άλωση, τα πάντα ερειπώθηκαν και ερημώθηκαν. Η φήμη και ο πλούτος του ιερού εξαφανίστηκαν. Έμεινε μόνο ο χώρος του αγιάσματος. Η περιοχή περιήλθε σε Οθωμανούς μέχρι το 1867 μ.Χ., χρονολογία κατά την οποία αγοράσθηκε από την συντεχνία των Ορθοδόξων Ελλήνων γουναράδων, οι οποίοι έχτισαν πάνω από το άγιασμα ναϊσκο. Με την πάροδο του χρόνου και τις φροντίδες του Οικουμενικού Πατριαρχείου προστέθηκαν και άλλα προσκτίσματα και ο αρχαίος, ιερός, περιτειχισμένος χώρος απέκτησε την όψη που έχει σήμερα με κεντρικό σημείο αναφοράς το αγίασμα. Οι τέσσερεις τοιχογραφίες του ζωγράφου Ειρήναρχου Κόβα, πάνω από το αγίασμα (1964 μ.Χ.), αποτελούν ανάμνηση ιερών συγκινήσεων και μεγάλων στιγμών της Ορθοδόξου εκκλησίας.
Μελλοντικές ανασκαφές στον ευρύτερο χώρο της Παναγίας των Βλαχερνών πιθανόν να αποκαλύψουν τα ερείπια του μεγάλου βυζαντινού ναού.