St. Sofia-katedralen er en katedral i byen Polotsk i Hviterussland. Den er sannsynligvis landets eldste kirke, og ble oppført i perioden 1044-66.
Katedralen ble bygget under Fyrstedømmet Polotsks storhetstid, under regjeringstiden til Vseslav. Store deler av inventaret til katedralen ble røvet fra St. Sofia-katedralen i Novgorod i 1067.
St. Sofia-katedralen har blitt kraftig bygget om ved flere anledninger, siste gang etter at Peter den store hadde brukt den som kruttlager i 1710 med katastrofalt utfall. Arkitekten Johann Christoph Glaubitz ble da hentet inn fra Vilnius, med det resultat at katedralen ble gjennoppbygget i såkalt «Vilnius-barokk».