Діаспора вірмен з'явилася у Львові майже одночасно з утворенням міста. Князь Данило Галицький покликав сюди торговців і ремісників, а через століття вірменська діаспора була вже найвпливовішою в місті. Собор підкорявся католікосу в Ечміадзині, релігійному центру всіх вірмен.
Будував святиню архітектор Дорі, а наступні покоління вірмен згодом доповнювали зовнішній вигляд храму, вносячи все нові і нові елементи. Але після пожежі в 1676 році собор, на жаль, повністю згорів. Відновлювати будівлю довелося аж до 1726 року. Однак в 1773-м вогонь знову знищив святиню, правда, відбудовували її всього шість років. Після останньої трагедії зовнішній вигляд будівлі кардинально змінився, набувши рис псевдоготичного стилю в 1908 році. Тоді над реставрацією трудився Ф. Мінчевскій.
У радянські роки собор закрили, а потім в його стінах зберігали картини Львівської галереї мистецтв. Пізніше тут розташувався Музей імені Леніна, і лише в 2000 році храм перейшов до Вірмено-апостольської церкви, а в 2001-му тут пройшло перше служіння.
Собор знаходиться між трьома двориками (Монастирський, Христофоровий і Південний). Усередині храм прикрашений мозаїкою, а в одному з двориків знаходиться колона, присвячена Святому Христофору. Також на території святині є каплиця «Голгофа», яка є візуальним продовженням фігури «Спаситель з хрестом».
