L'impératrice Pulchérie avait reçu de sa belle-sœur Eudocie installée en Syrie, quelques objets ayant appartenu à la Vierge Marie. C’est pour abriter ses Saintes Reliques, que Pulchérie créa les trois grands sanctuaires mariaux de Constantinople en 452 :
- La chapelle des Blachernes, sur une source sacrée, pour la tunique et la robe
- La chapelle des Manganes pour l'icône de la Hodigetreia (la Madone à l'Enfant dite Conductrice), peinte par saint Luc
- L'église de la Chalcoprateia (Chalcopratée) à la Chalcé (aujourd'hui, Alemdar), pour la Sainte-Ceinture.

Tous les vendredis une procession partait de l’église des Blachernes pour se rendre à l’autre grand sanctuaire marial de la ville, Notre-Dame de Chalcopratée où était conservé la sainte Ceinture.
On attribuait toutes sortes de miracles à la Sainte Robe ainsi qu’à une l’icône représentant la Vierge dite des Blachernes. On dit que les Avars purent être repoussés en 626 après que l’icône ait été exhibée sur les remparts.
En 717, ce sont les Arabes qui sont refoulés, et en 864, les Russes. D’autres miracles se produisaient dans l’église Notre-Dame, comme le ‘Miracle Habituel’. Chaque vendredi, le voile qui recouvrait l’icône, se relevait en laissant apparaître l’image, et retombait le lendemain seulement.

Quant à la source sacrée, on dit qu’elle a des pouvoirs de guérison sur les abcès, les tumeurs, la fièvre, la stérilité, les ulcères, la surdité, la dysenterie, la gangrène, les chancres, la lèpre, les inflammations, les cancers féminins, la maladie de la pierre et nombre de maladies mentales.
L’empereur venait y prier plusieurs fois chaque année et à l’occasion d’une cérémonie, s’immergeait complètement dans la fontaine.

L’empereur Justinien, alors qu'il souffrait de dysurie, y trouva la guérison. Par reconnaissance, il reconstruisit l'église, plus grande et plus belle. Puis, endommagée par divers tremblements de terre, Basile le Macédonien la fit restaurer, de même qu'après lui, son fils Léon le Sage. Reconstruite encore une fois après un incendie en 1070, l'église fut définitivement détruite par un autre incendie accidentel en 1434. Seule la chapelle précédant l'ayazma demeura intacte, mais fut cependant reconstruite au XIXe siècle.
Toutes ces reliques ont été emportées par les Croisés lors de l'occupation latine de Constantinople entre 1204 et 1251.

L’église actuelle est à plan basilical. On pénètre dans l’exonarthex en bois, par une porte à l’ouest, où se trouvait le triclinium de l’église de la Sainte-Châsse. La fontaine se situe en contrebas de la salle principale, au sud de l’édifice. Des robinets permettent de récupérer l’eau sacrée.

Le 2 juillet, ainsi que le premier vendredi après Pâques, de grandes cérémonies religieuses sont organisées autour de la fontaine miraculeuse, pour de nombreux pèlerins et malades.
On dit que du triclinium un souterrain permettait de rejoindre l'église mariale de la Chalcé, au pied de Ste Sophie, 7 km plus loin. Des tronçons de ce souterrain sont encore visibles (mais pas ouverts au public), aux Blachernes, à l'université Kadir Has à Cibali et dans le caravansérail de Balkapanı, près de la mosquée de Rüstem Pacha.

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