Katedralin Güney Cephesinde yer alan yazıtın 21. satırının bir kısmı:
“Ermenilerin 450. yılında (MS 1001)… Tanrı ve Katholikos tarafından kutsanan, Ermenilerin manevi lideri, Sarkis zamanında; Ermenilerin ve Gürcülerin krallarının kralı Gagik’in muhteşem saltanatı sırasında; ben Katranideh, Ermenilerin Kraliçesi, Suinik Kralı Vasak’ın kızı, kendimi Tanrının merhametine emanet ettim ve kocam, krallar kralı Gagik’in emri ile büyük Smbat tarafından kurulan bu katedrali inşa ettirdim.”
Çeşitli kaynaklara göre; Ani Şehrindeki en büyük ve en önemli yapılardan biri olan Katedralin inşaatına Kral II.
Smbad (977-89) zamanında 989 yılında başlanmış ve inşaata bir süre ara verildikten sonra katedralin inşaatı, Kral Gagik Bagratuni’nin eşi Kraliçe Katranideh (Catherine) tarafından 1001 yılında (ya da yazıtların okunmasına bağlı olarak 1010 yılında) tamamlatılmıştır.
Katedral, ortaçağ Ermenistanının en ünlü mimarlarından Trdat’ın eseridir.
Birçok Ermeni yapısı gibi Ani Katedrali de çok renkli, iyi kesilmiş taşlardan inşa edilmiştir. Bu, iç ve dış yonu taşı (kesme taş) duvar kaplamalarının arasında ise moloz dolgu bulunmaktadır. Yapı, kubbeli bir bazilika planına sahiptir ve bu plan tipi 7. yüzyıldan beri Ermeni Mimarisi içerisinde yer alan plan tiplerinden biridir.
İnce sütunlar üzerinde bulunan körarkatlar tüm dış cepheyi sarmaktadır. Bu körarkatların içerisine ince, uzun ve nitelikli oyma sövelere sahip pencereler yerleştirilmiştir. Ayrıca katedralin yan cephelerinin (transept) üçgen çatılarının altında da lombar pencereleri (gemi penceresi) bulunmaktadır.
Kuzey, güney ve batı duvarlarında bulunan kapıları sırasıyla patrik, kral ve halk içindir. Her bir kapının önünde, çoğunluğu yıkılmış olan, tonozlu sundurmalar yer almaktadır.
Ayrıca kuzey, güney ve doğu cephelerinde ayırt edici üçgensel nişler (oyuklar) bulunmaktadır. Bu nişler görece düz olan cepheyi bölmekte, duvarlara yükseklik ve sağlamlık hissi katmaktadır. Batı cephesinde ise bu nişlerden yoktur. Çünkü içerideki büyük kemerli tonozu taşıyabilmek için burada oldukça kalın bir duvara ihtiyaç duyulmuştur.
Katedralin içi ise uzun ve karanlık olarak tasarlanmıştır. Yarım kubbe (apse) ve yan bölmeler iç mekanın dörtte birini oluşturmaktadır. Kubbenin doğusundaki tonozlar, batısındakilere nazaran daha kısadır.
Dikdörtgen şeklindeki orta alanda bulunan dört adet masif küme sütun, kubbeyi ve çatıyı destekleyen kemerleri taşımaktadır.
Doğu-Batı ve Kuzey-Güney aksları boyunca uzanan beşik tonozlar, birbiriyle kesişen beşik çatıların dış yüzüne kadar uzanmaktadır.
Geniş olan yarım kubbe (apse) doğu tarafındaki çatının altına yerleştirilmiştir ve dış cephede iki derin niş arasında bulunan pencereye denk gelmektedir. Burada bulunan rahip ve koronun yeri ya da mihrap mevcut zeminden yüksekte yer almakta ve oturakların bulunduğu on adet yarım daire şeklinde sıralanmış nişlerden oluşmaktadır.
