Probabilmente eretta nel VI secolo durante il regno dell'imperatore bizantino Giustiniano I (527–565), l'edificio è uno dei più antichi santuari cristiani della regione della Cappadocia. La chiesa era probabilmente dedicata a San Gregorio di Nazianzezo, uno dei padri cappadoci.[1]

Nella Cappadocia centrale e orientale nel V e VI secolo erano comuni le chiese con pianta a croce.[2] La Chiesa Rossa segue questa forma, utilizzando pietre vulcaniche locali tagliate in blocchi regolari da lavoratori altamente qualificati. Da un punto di vista architettonico, l'elemento più caratteristico della chiesa è la sua cupola centrale, eretta sopra un tamburo ottagonale.[1][3] Otto finestre bucano il tamburo, inondando la navata di luce. L'unica aggiunzione successiva all'edificio è il nartece; la chiesa, seppur danneggiata, conserva ancora la sua forma originaria. La presenza di enormi architravi rifiniti con una tecnica altamente professionale suggerisce un utilizzo come cappella imperiale o funeraria. I pellegrini che attraversavano l'Anatolia sulla strada per Gerusalemme, lungo un antico percorso, potevano facilmente raggiungere la chiesa.

L'archeologa e scrittrice britannica Gertrude Bell (1868-1926), fotografò e misurò la Chiesa Rossa nel 1907.