İstanbul ili Eminönü ilçesinde, Sultanahmet Camisi'nin güneyinde, Hipodromdan Marmara Denizi’ne kadar uzanan 100.000 m2’lik alanı Bizans’ın Büyük Sarayı kaplamıştır. Burada birbirlerinden ayrı olarak Bukaleon, Hormistas, Mangan ve Dafne gibi küçük saraylar yaptırılmıştır.
Büyük Saray çeşitli yapılar, tören salonları, kiliseler, bahçeler ve oyun yerlerinden oluşan küçük bir şehir görünümünde idi. Bu saraya İmparatorun Evi, Saray, Mukaddes Saray, Bukaleon, Hipodrom Sarayı, Eski Saray ve Büyük Saray gibi isimler verilmiştir.
İstanbul’daki Bizans İmparatorluk sarayları ile ilgili bilgiler İmparator VI. Constantinos Porfirogennetos’un (913–959) Törenler isimli kitabından öğrenilmektedir. Bunun yanı sıra A. Mortmann, A. Dethier, J. Ebersolt, E. Maumbory, Th. Wiegand gibi araştırmacılar bu bilgilerin ışığı altında yaptıkları kısa süreli sondajlarla Büyük Saray’ı tanıtmaya çalışmışlardır.
İngiltere’nin Edinburg’taki St. Adrews Üniversitesi adına Dr. D. Russel’in mali ve ilmi yardımları ile 1933-1938 yıllarında Prof. Dr. J. H. Baxter’in burada yapmış olduğu kazılarda Büyük Saray’a ait mozaiklerin büyük çoğunluğu ortaya çıkmıştır. Alman mimarlarından G. Martiny kazı alanının planını çıkarmış ve bu çalışmaları yaparken de mozaiklerle karşılaşmıştır. Mozaiklerin ortaya çıkışı ile birlikte alan genişletilmiş ve bunun yanı sıra da mimari elemanlar, çanak çömlek parçaları da bulunmuştur. Çalışmalar 3.500 m2’lik sütunlu bir avluyu ortaya çıkarmıştır. Çevresi 6 m2’lik sütunlu geçitlerle çevrili olan bu avlunun güneydoğu kesiminde 25 m. uzunluğunda, 16.50 m. genişliğinde bir yapı ile bağlantılı olduğu da görülmüştür.
II. Dünya Savaşı nedeniyle kazı çalışmaları yarıda kalmış, ortaya çıkan mozaiklerin üzeri ince beton bir tabaka ile kapatılmıştır. Prof. Dr. D. Talbot Rice 1951-1954 yıllarında Büyük Saray mozaikleri üzerindeki çalışmaları yeniden başlatmış, mozaikler temizlenmiş ve yeni parçalar da bulunmuştur. Bu arada revaklı avlunun güneybatı, kuzeybatı bölümlerinde döşeme parçaları bulunmuştur. Ayrıca bugün müze olarak açılan kuzeydoğu bölümünde de 170 m. lik oldukça sağlam, iyi durumda bir mozaik döşeme ile karşılaşılmıştır. Burada bulunan mozaik döşemenin Bizans İmparatorluk atölyesinin eseri olduğu anlaşılmaktadır. Bu atölyelerde imparatorluğun dört bir yanından gelen sanatçılar çalıştırılmıştır.
Bizans İmparatorluk Sarayı’nın İstanbul’un arkeolojisine açıklık getirmesi yönünden büyük önemi vardır. Sarayın çevresinde Ayasofya, Aya İrini, Hipodrom, Sergios Bakkhos (Küçük Ayasofya) gibi yapılar bulunuyordu. Kuzeydoğudan güneybatıya doğru eğimli bir arazide kurulan bu saray kompleksi geniş teraslar ve duvarlarla desteklenmiş, saray da meydana getirilen bu alanın üzerinde kurulmuştur. Böylesine geniş bir alana yayılan sarayın doğusunda Magnaura ile Khalke bölümleri, güneybatısında muhafız alayı kışlaları ve diğer yan kuruluşlar yer alıyordu. Sarayın batısında İmparatorun kabul salonu ile günlük yaşantısını sürdürdüğü bölümler vardı.
İmparator I. Constantinius’un (306–337) başlattığı bu yapı topluluğu, onu izleyen imparatorların yaptırdığı ilavelerle daha da genişletilmiştir. I. Iustinianus (527-565), II. Iustinos (565-578), V. Constantinos (741-775), Teophilos (829-842), I. Basileios (867-886) ve VI. Leon’un (886-912) sarayın genişletilmesinde büyük katkıları olmuştur. Sarayın kuzeybatısında Hipodrom, Zevk Siopos Hamamları, güneybatı ve güneydoğusunda deniz, kuzeyinde Ayasofya, Senato Binası ile Augusteion Meydanı bulunuyordu.
Sarayın görkemli girişini I. Constantinius yaptırmıştır. Buradaki Khalke bölümünün altın yaldızlı kapısı ile Bizans kaynaklarından öğrenildiğine göre, ilginç bir kubbesi vardı. Daphe diye isimlendirilen oktogonal planlı yapının ortasında I. Constantinius’un salonu bulunuyordu. İmparatorun yabancı devlet elçilerini kabul ettiği Magnaura da yine bu dönemde yapılmıştır. II. Theodosius zamanında (408-450) saray alanındaki çalışmalar Marmara kıyılarına kadar yayılmıştı. Bu arada 409 yılında saray yakınlarında özel yapıların yapılması da yasaklanmıştı. Nika İhtilali sırasında, 532’de yakılan bu sarayı İmparator Iustinianus yeniden yaptırmıştır. Bu sırada Khalke kapısının içerisinde bulunan çeşitli heykeller, imparator tasvirleri ve mozaikler de bu bölümü çok daha zenginleştirmiştir.
Iustinianus’un saray topluluğuna eklediği en önemli yapılardan birisi de Çatladıkapı’daki Hormistas veya Bukaleon Sarayı diye isimlendirilen bölümlerdir. Pek az kalıntının günümüze ulaşan bu bölümün de imparatorun tahta çıkmadan önce tahta çıkmadan önce yaşadığı mekânlar olduğu sanılmaktadır. Sarayın bu bölümleri XX. yüzyılın başında buradan geçirilen Sirkeci demiryolunun yapımı sırasında yıkılmış ve büyük bir kısmı da çevredeki yeni yapılanmaların altında kalmıştır. Günümüzde sahil yolu üzerinde mermer söveli pencereleri ile bu sarayın mahzeni ve görkemli kapısı görülebilmektedir.
Saray II. Iustinianus zamanında batıya doğru genişletilmiş ve buradaki yapılara son derece görkemli bir taht salonu eklenmiştir. Oktogonal görünüşlü, küçük kubbeli bu taht salonu bir bakıma İtalya’daki St. Vitale ile Sergios Bacus’a benziyordu. İçerisi tümü ile mozaiklerle kaplanmıştı. Buradan Hipodroma geçişi sağlayan Triklinos denilen geçit de yine bu dönemde yapılmıştır. Bunun ardından V. Constantinius Hıristiyanlığın kutsal eşyalarının korunduğu Meryem Kilisesini, I. Basileus da Yunan haçı planlı Hagios Demetrius Kilisesini, hapishaneyi ve Taykanisterion denilen oyun sahnesini yaptırmıştır. VII. Constantinius Porphyrogennetos döneminde (913–959) eski sarayın tümünü yeni baştan restore ettirmiştir.
Bizans imparatorlarının IV.-IX. Yüzyıllar arasında yaşadıkları Büyük Saray X. yüzyıldan sonra önemini yitirmiştir. Komnenos sülalesinin imparatorları Ahırkapı ile Sarayburnu arasındaki Manganlar Sarayına ve Ayvansaray’daki Blakerna Sarayına önem vermişlerdir. Bu dönemde Büyük Saray yalnızca resmi toplantılara ayrılmıştır.
İstanbul’un Latin İstilası sırasında (1204–1261) kentin birçok yapıları gibi Büyük Saray’da yağmalanmış ve kısmen yıkılmıştır. İstanbul’u Latinlerden geri alan VII. Mikhael Palaiologos (1259–1282) Blakerna Sarayının onarımı tamamlanıncaya kadar Büyük Sarayda yaşamıştır. Bizans İmparatorluğu’nun son yıllarında Büyük Saray kendi haline bırakılmış, gereksinim duyuldukça yapı malzemeleri sökülmüş ve başka yerlerde kullanılmıştır.
İstanbul’un fethinden 30 yıl kadar önce buraya gelen Floransalı Buendelmonde Büyük Sarayın tamamen terk edildiğini ve bir taş yığını görünümünde olduğunu belirtmiştir.
İstanbul’un fethinden sonra Büyük Saray’ın bulunduğu alan, şehrin yeniden yapılması ile ele alınmıştır. Bunun sonucu olarak da sarayın kalıntıları çevrede yeni kurulan mahalleler arasında kalmıştır. XVII. yüzyılda Sultanahmet Camisi’nin arastası bu sarayın kalıntılarının üzerine yapılmıştır. Sultanahmet’teki 1865–1852 yıllarında çıkan yangınlar arasta ile birlikte Büyük Saray kalıntılarının daha da harap olmasına neden olmuştur.
Büyük Saray’a ait bazı kalıntıların olduğu yerde mozaiklerin ortaya çıkması üzerine bu bölüm “Mozaik Müzesi” ismi altında 3 Aralık 1953’te İstanbul Arkeoloji Müzeleri’ne bağlı bir bölüm olarak ziyarete açılmıştır. Açılan bu müze 26 Eylül 1979’da Ayasofya Müzesi yönetimine bırakılmıştır. Günümüzde bu müzenin ismi “Büyük Saray Mozaikleri Müzesi” olarak değiştirilmiştir.