Զվարթնոցի տաճարը կառուցվել է այն ժամանակ, երբ Հայաստանը գտնվում էր բյուզանդական տիրապետության տակ, և նոր էին սկսվել արաբական արշավանքները:
Մայր տաճարի շինարարական աշխատանքները սկսել են 643 թվականին՝ Ամենայն հայոց կաթողիկոս Ներսես Շինարարի կաթողիկոսության տարիներին, հետագայում ավերվել է երկրաշարժից:
Զվարթնոցի տաճարը կառուցվել է այն վայրում, որտեղ միմյանց են հանդիպել Տրդատ Մեծը և Սուրբ Գրիգոր Լուսավորիչը:
Ըստ Մովսես Կաղանկատվացու՝ Զվարթնոցն օծվել է 652 թվականին հարակից հայրապետանոցով և պարիսպներով։ Զվարթնոցի տաճարի պատին Ներսես Տայեցին թողել է հունալեզու արձանագրություն, որտեղ նշել է․ «Ներսեսն է կառուցել, հիշեցեք»։
Վերոհիշյալի մասին պատմում է նաև Հովհան Մամիկոնյան պատմիչը։
Արաբների կողմից Դվինի գրավումից հետո խառնակ իրադրություն ստեղծվեց երկրի արևելյան շրջաններում: Ներսես թագավորը կաթողիկոսական աթոռը Դվինից տեղափոխեց Զվարթնոց:
Զվարթնոցի տաճարը կանգուն է մնացել մինչև 10-րդ դարը: Գագիկ I Բագրատունու կառավարման տարիներին տաճարի կրկնօրինակն է ստեղծվում նաև Անիի պարիսպներից դուրս՝ Հովվի եկեղեցին:
