Zvartnots kafedralının inşasını himayə edən və binanın əsas strukturunun müəyyənləşdirilməsində axından iştirak edən şəxs Erməni Katolikosu III Nerses olmuşdur. Katolikos III Nerses Bizans tərəfdarı olub və məhz bu səbəbdən də kafedral binasının inşasında Bizans memarlıq elementlərindən çox geniş şəkildə istifadə edilib. Ümumilikdə binada erməni və Bizans ənənəsinə xas elementlərin qarışdırılması təzadlı və maraqlı bir memarlıq əsərinin meydana gəlməsinə səbəb olmuşdur.

Memar Trdatın Müqəddəs Qriqor Kilsəsi üçün hazırladığı plan Zvartnots kafedralının ölçülərinə uyğun və zəmin planına bənzər, dairəvi ambulatoryuma girmiş dörd yarımdairənin kəsişib ikinci mərtəbədə xaç əmələ gətirməsindən ibarət imiş. Tikili ilk inşa edildiyi gündən qüsurlarını göstərməyə başlayıb. Belə ki, 1013 - cü ildə hər apisin (yarımdairələr) ortadakı iki sütununda çatlamalar əmələ gəlmiş və binanın çökmə təhlükəsi yaranmışdır. Həmin dövrdə bina təcili olaraq təmir edilmiş və bərkidilmişdir. Sonrakı dövrdə bir neçə dəfə də təkrarən təmir-bərpa işləri aparılsa da bina çox qısa bir zamanda çökərk məhv olmuşdur.

XIII əsrdə isə xarabalığa çevrilmiş kilsənin daşlarından istifadə edilərək evlər inşa edilmişdir. Sonrakı dövrdə isə tədricən kilsədən qalan xarabalıqlar da torpaqla örtülmüşdür və XIX əsrdə kilsədən qalan sadəcə torpaq yığını arasından görünən bir neçə divar qalığı idi. Artıq Kral Qagikin kilsəsinin yeri haqqında olan məlumatlar itirilmiş, bu xarabaların isə Erməni kilsəsinə məxsus hansısa bir məbədin yeri olduğu təxmin edilirdi. Məhz belə bir dövrdə kilsənin xarabalıqlarında tanınmış SSRİ alimi, İmperator Akademiyasının üzvü akademik tərəfindən arxeoloji qazıntılar başlanmışdır. 1906 - cı ildə başlanan bu arxeoloji qazıntılar zaman kilsənin planı ilə yanaşı, bir çox dini mahiyyət daşıyan əşya aşkar edilmişdir.

Təxminən eyni dövrlərdə ərazisində arxeoloji qazıntılara başlanılmış Zvartnots kafedralında olduğu kimi, Müqəddəs Qriqor kilsəsinin də yalnız təməli dövrümüzə çatdğından, binanın görünüşünün necə olması dəqiq məlum deyil. Düzdür, Kral Qagikin əlində kilsənin modelini tutmuş bir heykəli tapılmışdır. Lakin həmin heykəldə də kilsənin yuxarı tərəfi dağılmış vəziyyətdədir.

Anidəki Müqəddəs Qriqor kilsəsi Zvartnots kafedralı da yüksək, üç mərtəbəli binalar olmuşlar. Binanın içərisindəki dörd aşırım hər üç mərtəbə boyunca uzanaraq yuxarıda qübbəylə bitirmiş. Mənbələrdə Kral Qagikin kilsəsindəki yüksək qübbənin göyüzünnü xatırlatdığı qeyd edilir.

Binanın yüksəkliyi haqqında dəqiq fikir söyləmək mümkün deyil, çünki bu haqqda əldə çox az dəlil var. Binanın bir neçə modeli hazırlanmışdır. Dəqiqləşdirilməyən əsas məsələ binanın ikinci mərtəbəsinin tam dairəvi olması, yoxsa dörd yarımdairələrdən ibarət olmasıdır. Binanın modelini hazırlayan Toros Toramanyan ikini mərtəbəni tam dairəvi formada hazırlayıb. Bu forma görünüş baxımından ideal olsa da, etibarlılıq baxımından o qədər də güvənilən deyil.