Среди историко-архитектурных памятников средневековой столицы Армении Двин особое место занимает находящаяся южнее дворца католикоса Кафедральная церковь Сурб Григор. Это раннесредневековое сооружение типа трехнефной базилики. Памятник полуразрушен: сохранились западная, южная и северная стены. В 1907 г. под руководством архимандрита Хачика Дадяна на территории памятника велись частичные раскопки. В 1937-1950 гг. были проведены систематические раскопки, в результате которых в центральном районе Двина была обнаружена большая Кафедральная церковь. Она была возведена на месте языческого храма и во второй половине IV в. превращена в трехнефную базилику. Хронологически соответствует базиликам Ереруйка, Текора и Касаха. О ней писал и историограф V в. Газар Парпеци.
В 485 г. в связи с признанием персидским двором Вагана Мамиконяна марзпаном (правитель области) в церкви Сурб Григор проводится месса. Огромная масса народа была вынуждена следить за церемонией из внешнего зала и прилегающей территории.
В 70-х гг. V в. церковь с трех сторон была достроена портиками. Согласно свидетельству средневекового армянского историка Себеоса (VII в.), в 572 г. во время восстания армянского народа персы разрушили и сожгли церковь Сурб Григор.
В период правления армянского князя Смбата Багратуни и патриарха католикоса Всех армян Абраама Рштуни церквь Сурб Григор во время перестройки (608-628) претерпела конструктивные изменения: из трехнефного базиликального она была превращена в крестово-купольное сооружение. Об этом свидетельствует и историк Себеос. Автор также отмечает, что работам по перестройке церкви препятствовал начальник гарнизона. Он уведомил царя о том, как опасно находиться возле примыкающих к церкви крепостных стен. В плане храм напоминает пропорционально удлиненный зал. Купол несли четыре мощных пилона, установленных возле алтарного возвышения. Кафедральная церковь Сурб Григор благодаря своим размерам (ширина – 22,54 м, длина – 44,07 м) считалась одним из оригинальных и крупных сооружений своего времени. Церковь была богато декорирована, пол был покрыт мозаикой, сложенной цветными мелкими каменными и стеклянными кубиками. В 1907 г. в северной ризнице был открыт мозаичный портрет Богоматери. В одной из лапидарных надписей говорится, что церковь имела черепичное покрытие.
Храм разрушился во время разрушительного землетрясения 893 г. и больше не восстанавливался.
