Cette œuvre d'architecture arménienne a été construite à la demande du Catholicos Nerses III, dit le constructeur, entre 643 et 655. Le nom Zvartnots, qui signifie joyeux, représente, selon un historien du 7e siècle, Sebeos, l'image de Grigor Lusavorich qui voit des personnes joyeuses et heureuses à travers un mirage. On raconte qu'un empereur de Byzance fut tellement enchanté par la beauté de la cathédrale lors de son bref séjour en Arménie qu'il souhaita en avoir une copie similaire à Constantinople ; malheureusement pour lui, et pour l'architecture en général, l'architecte qui conçut la cathédrale ne parvint jamais à Constantinople, mourant en chemin (le nom de l'architecte qui conçut Zvartnots ne nous est malheureusement pas parvenu). La cathédrale n'a pas eu une longue vie, en fait en 930 un terrible tremblement de terre l'a transformée en un tas de ruines et elle est restée enterrée jusqu'à sa redécouverte au début du 20ème siècle. Des fouilles ont été menées sur le site entre 1900 et 1907, qui ont mis au jour les fondations de la cathédrale, les vestiges du palais des katholikos et une cave. L'intérieur de l'église, décoré de fresques, présente un plan en croix grecque avec trois nefs, tandis que l'extérieur était un polygone à 32 côtés qui, vu de loin, devait sembler circulaire. L'impression produite par cette cathédrale était si forte qu'au début du XIe siècle, à Ani, capitale du royaume de Chirak, le célèbre architecte arménien Tiridate a érigé, sur ordre du roi Gaghik I°, la cathédrale Saint-Grégoire, qui était une copie similaire de celle de Zvartnots, déjà en ruines à cette époque. L'apparence de la cathédrale a pu être reconstituée après de longues recherches menées par le célèbre architecte Toros Toramanian, qui a travaillé sur les fouilles au début du XXe siècle. Le bâtiment était une pyramide de trois étages avec un dôme, et son originalité résidait dans son architecture audacieuse, puisqu'elle plaçait la croix équilatérale non pas dans une forme carrée mais circulaire. Le palais du patriarche se trouvait à proximité du sanctuaire et, d'après les vestiges qui nous sont parvenus, il est facile de comprendre l'aménagement intérieur : salles à manger, appartements privés, lieux de culte, réfectoire et même thermes. Une autre découverte agréable se trouve à quelques mètres de la cathédrale, où l'on trouve des pressoirs en pierre pour broyer le raisin. Il semble qu'il y avait aussi des tonneaux en terre cuite pour conserver le vin, et la particularité de ceux-ci était qu'ils étaient placés à moitié au-dessus du sol et à moitié sous terre afin que le vin soit toujours frais. La culture de la vigne était l'idée du Catholicos Nerses III, qui avait également pensé à un système de canalisation de l'eau pour amener les eaux de la rivière voisine Kasakh jusqu'aux terres cultivées. Un petit musée a été ouvert en 1937 sur le site des ruines. Aujourd'hui, le musée a été agrandi et comprend une inscription grecque du Catholicos Nerses III, "le bâtisseur", attestant de la construction de Zvartnots, un cadran solaire gravé sur une dalle de pierre qui décorait la cathédrale, des poteries en argile de l'époque et de nombreux autres objets découverts par les archéologues. Certaines sources rapportent que la cathédrale de Zvartnots est peinte sur le mont Ararat dans l'une des fresques qui décorent la Sainte-Chapelle à Paris. Ce n'est pas très probable, car les fresques ont été peintes pendant trois siècles après qu'un tremblement de terre ait détruit l'église. En 2000, la cathédrale de Zvartnots a été inscrite, avec les églises d'Echmiadzin, sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO. Un dessin de la cathédrale figurait sur le premier billet de 100 dram et une maquette est conservée au musée historique d'Erevan.