Bagratlı Kralı II. Sembat tarafından MS 990 yılında temelleri atılan ve 1010 yılında tamamlanan Kilise’nin mimarı, aynı yüzyılda İstanbul’daki Ayasofya’nın tamiratını da yapan Tiridat Usta’dır.
Kilisenin planı haç şeklinde ve ortadaki alan, kemerleri taşıyan dayanıklı sütunlar ile sınırlandırılmış. Kilise’nin dış cephesindeki figür ve kabartmalar ise 11. yüzyıl kilise mimarisinin tipik örnekleri arasında.
Katedral, 1064 yılında Sultan Alparslan’ın Ani’yi fethetmesinin ardından camiye çevrilmiş ve ilk fetih namazı da burada kılınmıştır. Bu sebeple Büyük Katedral’e Fethiye Cami de denir.