Planta de la catedral Vista d'Ani d'Armènia. La catedral es veu a prop de la vora esquerra

La construcció de la catedral d'Ani remunta al regnat del rei Sembat II Tiezerakal, cap a l'any 989, sota la direcció de l'arquitecte Trdat. Fou finalitzada l'any 1001, amb el patrocini de la dona del rei Gagik I d'Ani, la reina Katranide.[1] 

Trdat va introduir innovacions arquitectòniques ampliant la nau principal i disminuint l'espai de les petites naus laterals. Segons alguns historiadors de l'arquitectura, com Josef Strzygowski, la composició dels elements interiors hauria influït en el desenvolupament de l'arquitectura gòtica europea entre els segles XII i XIV.[2]

El 1064, després de les victòries i conquestes dels seljúcides a l'Anatòlia oriental, el sultà Alp Arslan va fer desmuntar les creus de la catedral en entrar a Ani i el 1071, l'edifici fou convertit en mesquita. El 1840, un sisme va destruir la cúpula. El 1988, a conseqüència del terratrèmol de Spitak, l'angle nord-oest va quedar totalment enderrocat.[3]

El 19 de setembre de 2010, la catedral armènia de la Santa Creu d'Althamar, en el llac Van, va fer la primera missa cristiana en 95 anys. En protesta, un grup de nacionalistes turcs, conduït pel cap del Partit d'acció nacionalista Devlet Bahçeli, es varen reunir l'1 d'octubre de 2010 a la catedral d'Ani per recitar precs musulmans.[4]

La catedral fou incorporada a la llista dels edificis en perill del Fons mundial pels monuments l'any 1996, 1998, 2000 i 2002, i forma part d'un projecte de conservació dirigit pel ministeri turc de Cultura.[1]