Katedraal ehitati 301.–303. aastatel kuningas Trdat III ja Gregor Valgustaja eestvõttel purustatud paganliku templi asukohale[2]. Vanim osa katedraalist, mida on hilisematel sajanditel mitu korda ümber ehitatud ja täiendatud, pärineb 5. sajandist, kuna 480. aasta paiku ehitati katedraal uuesti endise kiriku alusmüüridele. See on ristikujulise põhiplaaniga nelja apsiidiga kirik neljale piilarile toetuva keskkupliga, olles sellisena maailma vanim kuppelkirik ja tähelepanuväärne tunnistus Armeenia kirikuarhitektuuri mõjust kristliku maailma kirikuarhitektuurile tervikuna – keskkupliga ristikujuline põhiplaan jõudis esmalt Bütsantsi arhitektuuri, sealtkaudu aga Lääne-Euroopasse[1].
Kloostriaias on eksponeeritud terve kollektsioon hatškareid eri aegadest ja kõikjalt Armeeniast.[2]
Lisaks arhitektuurile eristub Etšhmiadzini katedraal teistest Armeenia kirikutest siseruumi freskode poolest. Varaseimad lõi aastail 1712–1721 Naghash Hovnatan, säilinud on maalingud kupli ülemises osas ja Jumalaema kuju peaapsiidis. 18. sajandi esimesel poolel töötasid kirikus ka Hakob ja Harutjun Hovnatanjan, sajandi teisel poolel Hovnatan Hovnatanjan, kelle loodud on enamik maalinguid katedraalis. 19. sajandist pärinevad Mkrtum ja Hakob Hovnatanjani seinamaalid.[1]