Bir Bizans kilisesi olarak Aya İrini’yi ele alan çeşitli çalışmalar içinde en kapsamlı olanı Urs Peschlow tarafından 1977 yılında yayınlanmış olan monografidir. Bugün görülen kiliseden önce aynı yerde İmparator I. Konstantinus tarafından yaptırılmış veya genişletilmiş bir 4. yüzyıl kilisesi bulunduğundan yukarıda bahsedilmektedir. Bu kilise 532 yılında Nika ayaklanması sırasında yanmış ve Iustinianus tarafından yeniden yaptırılmıştır. Iustinianus’un kilisesi de 563 (564?) yılında gerçekleşen bir yangında avlusunu ve narteksin bir kısmını kaybetmiştir. Son büyük değişim ise tüm strüktürü etkileyen 740 yılı depremidir.
Peschlow’un ve yapı ile ilgili çalışan diğer araştımacıların karşılaştıkları ana problem zaman içinde gerçekleşen kısmen büyük çaplı ve pek çok küçük ölçekli müdahalenin izlerini taşıyan kilisenin farklı bölümlerinin tarihlendirilmesinin yapılamamasıdır. Peschlow bugünkü kilisede orta nefin altında bulunan mozaik döşemeyi Iustinianus öncesi döneme tarihlemektedir.
Burası dışında bugün mevcut olan yapının iki ana inşa dönemine ait olduğu söylenebilir. Bunlardan birincisi 532’deki ayaklanmadan sonra, yanan kilisenin üzerine Iustinianus’un yaptığı inşaatları, ikincisi ise 740 depreminden sonra büyük ölçüde zarar gören kilisenin yıkılan kısımlarının İsaurialı III. Leo (ya da Konstantinus Kopronimus) döneminde yeniden yaptırılmasını kapsamaktadır.
Atriumun Bizans dönemine ait kısımlarının (atriumda pek çok Osmanlı dönemi değişiklik ve ekleri bulunmaktadır) Iustinianus dönemine ait olduğu hem Peschlow hem de Grossmann (1965) ve Strube (1973) tarafından ileri sürülmektedir. Peschlow 563 yangınının ardından yapılan onarımdan sonra buranın yeniden inşa edildiğine dair hiç bir ipucu bulunmadığını ileri sürmektedir.
Peschlow tarihlendirme için ağırlıkla duvar örgülerindeki farklılaşmalardan faydalanmıştır. Iustinianus döneminde geniş ve düzgün kesilmiş kireç taşı blokların yanı sıra özellikle narteks, batı galeri ve atriumda tuğla ve od taşına rastlanmaktadır. 8. yüzyıla ait kısımlar ise sadece tuğla örgü veya tuğla ve kireç taşı almaşık örgü olarak ortaya çıkmaktadır.
Yapının 6. yüzyıla ait kısımları Aya İrini’yi konu alan ilk monografiyi hazırlamış olan Walter S. George7 tarafından nefin alt kornişi ile birinci kat pencerelerinden daha alçakta kalan kısım olarak belirlenmiş, daha sonraki çalışmalarda da tarihleme bu şekilde kabul görmüştür (George, 1912). Kilisenin narteksi, atriumun Bizans dönemine ait kısımları, atriumun batısındaki strüktür, narteks galerisinin uç bölümlerinin duvarlarının büyük kısmı, güney galerinin batı tarafındaki kireç taşı ayak ve güneydoğu köşedeki odanın doğusunda bir girişin kalıntıları 6. yüzyıla ait olarak belirlenmektedir. Kilisenin 8. yüzyıla ait olduğu belirtilen üst kısımları ise synthronon, kuzeydoğu ve güneydoğudaki odalar, nef arkadlarının üst kısımları, güneybatı bölümündeki kapı dolgusu, batı taraf bölümlerinin tonozlarının çoğu ve Peschlow tarafından ortaya çıkarılmış olan narteksin kuzeyindeki giriş ve rampadan oluşmaktadır. Osmanlı dönemi ek ve müdahaleleri daha çok atriumda büyük ölçüde görülmektedir. Kilisenin içinde ise fazla müdahale yoktur. Osmanlı inşaatları nef arkadının sütunlarının kaldırılması, kapı ve pencerelerin doldurulması ve dış duvarların tamiri ile çatı örtülerinin zarar gören kısımlarının yeniden inşalarından ibarettir.
7 George’un çalışmasından önce Aya İrini ile ilgili uzun süreli çalışmalara izin verilmemektedir.
Yapıda uzun süreli çalışma yapmak isteyen Byzantine Research and Publication Fund (Londra) için Profesör Alexander Van Millingen’in de yardımlarıyla 1909 yılında bir izin çıkarılmıştır. Bu dönemde bu fon tarafından desteklenmekte olan Walter George Selanik’teki Bizans kiliselerini incelemek amacıyla yola çıkmak üzeredir. Kendisinden Aya İrini’yi de çalışması dahiline alması istenir. Tam George’un Aya İrini’de çalışmaya başladığı dönemde yapının onarıma girmesi sayesinde sıvaların yenilenmesi için kurulan iskeleleri kullanarak duvar yüzeylerini yakından görüp incelemeye ve
Peschlow, Aya İrini’nin Iustinianus dönemindeki halini bir kubbeli bazilika olarak kurgulamaktadır. Orta nef bölümlere ayrılmış, bir kubbe ve iki beşik tonoz ile örtülü, iki yanında yan nef ve galeriler bulunmaktadır. Doğuda beşik tonozlu bema vardır. Bunu iki kat boyunca yan hacimler arasında yükselen yarım kubbe örtülü bir apsis çevrelemektedir. Batıda üzerinde galeri olan bir narteks vardır. Atrium arkadla çevrilidir. Peschlow –önceki araştırmacıların önerdiklerinin aksine- orta nefin kubbeli kısmının yan neflerden dörder değil ikişer sütunla ayrıldığını ileri sürmektedir. Bunların üzerindeki tympanon duvarlı galerilerin de benzer şekilde ızgaralı olduğunu söylemektedir. Narteks ve orta nef birbirinden ayaklar üzerinde yükselen bir arkadla ayrılmakta, üzerindeki galeri orta nefe muhtemelen sütunlu bir arkadla açılmaktadır. Peschlow’a göre ikincil mekanlar karınlı sivri tonozlarla örtülmektedir. Grossmann da atriumun üç yönde arkadlarla çevrili olduğunu belirtmektedir. Ancak Peschlow batıdaki kemer dizisinin Grossmann’ın önerdiğinden daha batıda olduğunu ileri sürmektedir. Döşemenin de daha alçak olduğunu söylemektedir. Güney arkadının beşik tonozunun büyük kısmını, buranın Osmanlı eki olduğunu söyleyen Grossmann’ın aksine Iustinianus dönemine tarihlemektedir. Güney arkadının üzerinde muhtemelen ahşap çatı ile örtülü bir teras bulunmaktadır. Diğer kemer dizilerinin üzerinde de çatı örtüsü olmayan ek teraslar olabileceği ileri sürülmektedir. Peschlow atriumun batısındaki bir strüktürün işlevinin belirsiz olduğunu belirtmekle birlikte konumlandırılışına bakılırsa Aya İrini ve Ayasofya’yı sınırlayan düzenleme ile ilişkili olabileceğini belirtmektedir.
740 depreminden sonra yeniden inşa edilen Aya İrini –bugünkü hali- çift kubbeli bazilika olarak nitelendirilmektedir. Nefin ana bölümü pencereli bir kasnak üzerine oturtulmuş büyük bir kubbe ile örtülüdür. Iustinianus döneminin iki batı bölümü bir karınlı sivri tonozla örtülerek birleştirilmiştir. Orta nefin kubbeli kısmını yan neflerden ayıran sütun sayısı ikiden dörde yükselmiş ve bölmenin iki yanına birer sütun eklenmiştir. Yeni strüktürün yan galerileri neften korkuluklar ve kirişlerle ayrılmış ve beşik tonozlarla örtülmüştür. Bema ve apsisin erken dönemdeki halleriyle kaldıkları düşünülmekte ancak zemin katın ve galerinin doğu köşesindeki odaların doğusuna ek yan odalar eklenmiş olduğu söylenmektedir. Narteksin kuzeyindeki giriş ve rampa 8. yüzyılda eklenmiştir. Atriumun da depremden zarar görmüş olabileceği düşünülmektedir ancak burada 740 sonrasında herhangi bir inşaat yapıldığına dair iz yoktur. Grossmann güneydeki kemer dizisinin ayaklarının 8.
yüzyıla ait olduğunu belirtse de Peschlow bunların da atriumdaki ve batısındaki strüktürdeki tüm diğer müdahaleler gibi Osmanlı ekleri olduğunu göstermektedir. Peschlow’un kitabında da önceki örneklerde olduğu gibi yapının dekorasyonu etraflıca ele alınmamış, yazar sadece kilisenin nasıl göründüğüne dair ipuçları vermekle yetinmiştir. Buna göre 6. yüzyıl kilisesinde duvarlar mermer kaplamadır. Narteks kemerlerindeki ve tonozlarındaki mozaiklerin de 6. yüzyıla ait olduğu düşünülebilir. 8. yüzyılda büyük tonozlar mozaik kaplıdır. Yan hacimlerin tonozları ise boyanmıştır. Yan neflerde, güney doğu köşe odasında, güney batı yan hacimlerinde dekoratif freskler bulunmaktadır. Bunlardan Peschlow’dan önceki araştırmacılar bahsetmemiştir. Peschlow ise bu izlere sadece değinmekle yetinmiş olduğundan kitabı ile ilgili gelen yorumlar içinde yakın zamanda bu dekorasyon öğeleri ile ilgili kapsamlı bir çalışma beklendiği söylenmektedir.
Aya İrini’nin çevresindeki yapılarla ilgili olarak Iustinianus döneminde atriumun güneyindeki alan ve narteksin geniş bir avlu tarafından işgal edilmiş olduğu söylenmektedir. Avlunun batısında bir rampa, kuzey ve doğusunda ise koridor ve odalar bulunmaktadır. Bunların muhtemelen ikinci katlarının da olduğu iddia edilmektedir. Bu kompleks, kuzeyinde, üzerinde teras olan geniş bir koridorla atriuma bağlanmaktadır. Doğuda başka bir koridor Ayasofya’ya doğru yönlenmektedir. Üçüncü bir koridor ise Aya İrini’nin güney galerisine erişimi sağlayan bir başka rampayla birleşmektedir. Güneydoğu köşe odasının güneyinde bir ek strüktür oluşmuştur. Peschlow atriumun güneyindeki kompleks ve narteksin 563 yangınından zarar görmüş olduğunu ve daha sonraki belirsiz bir dönemde onarıldığını belirtmektedir. Burası güneydoğuda bir sarnıçla birleşmiş. 11. veya 12. yüzyılda bir daha tadilat geçirmiş ve avlunun doğusuna bir şapel eklenmiştir. Kilisenin güney galerisine gelen koridor ve rampa 740 depreminden sonra yeniden inşa edilmiştir. Biraz daha güneye de geniş bir sarnıç eklenmiştir. Kilisenin güneyindeki Iustinianus dönemine ait strüktürler genellikle tuğla ve odtaşı ile örülmüştür. Sonraki inşaatlar daha çeşitli olmakla birlikte 11 ve 12. yüzyıl için gizli derzli tuğla örgünün (recessed brick work) belirgin olduğu gösterilmektedir. Kilisenin kuzey ve doğusundaki kalıntılar daha karmaşıktır. Dört tuğla ayak ve kuzeye doğru uzun bir duvarın parçası Iustinianus dönemine aittir. Narteksin