11月29日上午，教宗方濟各告別土耳其首都安卡拉，乘坐意大利航空公司專機前往450公里以外的伊斯坦堡，展開他在土耳其牧靈訪問的第二天行程。

伊斯坦堡于西元前667年由希臘人創建，後於西元196年成為羅馬帝國的一部分。西元330年被定為羅馬帝國首都，取名君士坦丁堡，意為「君士坦丁之城」。1453年，信奉伊斯蘭教的奧斯曼人攻佔該城，將之改名為伊斯坦堡。

伊斯坦堡存有極為珍貴的歷史-文化古跡，其中包括聖索菲亞博物館和藍色清真寺。教宗抵達伊斯坦布爾後，先前往藍色清真寺。該清真寺由蘇丹艾哈邁德一世建于17世紀初，故正式名稱為蘇丹艾哈邁德清真寺。本篤十六世教宗於2006年訪問土耳其時曾來過這裡。教宗方濟各同他的這位前任一樣，赤足、合掌、低著頭進入清真寺。當地的大穆夫提陪伴教宗，並為教宗解釋了可蘭經中關於「愛與公義的天主」的幾個段落。教宗向大穆夫提表示，在這一點上「我們意見一致」。教宗的隨行人員，聖座新聞室主任隆巴爾迪神父表示，這是「宗教交談的美好時刻」，正如8年前本篤十六世來訪時那樣。

隨後，教宗來到如今已成為博物館的聖索菲亞大殿參訪。這座大殿由君士坦丁大帝於西元360年建在異教徒殿宇之上，將它獻給天主上智，後來在西元404年和532年曾兩度被大火燒毀。君士坦丁大帝的繼承人朱斯蒂尼亞諾重建大殿，使它成為「天主創世以來最豪華的大殿」。大殿於西元537年竣工，朱斯蒂尼亞諾皇帝為大殿舉行落成禮時，感歎道：「撒羅滿啊，我超過了你！」不幸的是，在君士坦丁堡落入奧斯曼人手中後，聖索菲亞大殿遂被改作清真寺。到了1935年，依照土耳其建國之父阿塔蒂克爾的意願，大殿又成了博物館。教宗方濟各在貴賓簿上分別用希臘文和拉丁語寫道：「天主的上智」以及聖詠第83篇中的一句話：「上主，禰的居所是多麼的可愛！」