Զվարթնոցը կառուցվել է Ներսես Գ Տայեցի կաթողիկոսի օրոք' 643–652 թթ-ին: Տաճարը Զվարթնոց է անվանել պատմիչ Սեբեոսը, այլ աղբյուրներում հիշատակվում է նաև Վաղարշապատի Սբ Գրիգոր, Առապարի Սբ Գրիգոր անուններով:
«Զվարթնոց» անվանումը հավանաբար առնչվում է նաև զվարթուն՝ հրեշտակ բառին: Ենթադրվում է, որ Զվարթնոցի տարածքում է եղել հեթանոսական Տիր աստծու մեհյանը: Ըստ Սեբեոսի՝ 301 թ-ին այստեղ են հանդիպել Հայոց Տրդատ Գ արքան և Գրիգոր Լուսավորիչը: Տաճարի ավերման մասին պատմական աղբյուրներում տեղեկություն չկա (հավանաբար ավերվել է երկրաշարժից). հայտնի է, որ այն կանգուն է եղել մինչև X դարը: XX դարի սկզբին ավերակ տաճարը ծածկված էր հողով. պեղումներ կատարվել են 1901–07 թթ-ին՝ Խաչիկ վարդապետ Դադյանի նախաձեռնությամբ, 1904-ից՝ Թորոս Թորամանյանի գիտական ղեկավարությամբ: Ըստ պեղված նյութերի՝ նախքան Զվարթնոցն այստեղ եղել են հեթանոսական և IV–V դարերի կառույցներ: Հնագույնը 0,63 մ x 2,7 մ չափերի կոթողն է (գտնվում է Զվարթնոցի թանգարանում)՝ Ռուսա Բ-ի սեպագիր արձանագրությամբ: Պեղումներով հայտնաբերվել են տաճարը, կաթողիկոսական պալատը՝ օժանդակ շինություններով (բաղնիք, խցեր և այլն): Պահպանվել են տաճարի հատակը, տեղ-տեղ՝ ստորին որմնաշարը, սյուների խոյակներ, խարիսխներ, արևի քանդակազարդ ժամացույցը, խճանկարի, որմնանկարի և այլ մնացորդներ: Տաճարի կառուցման համար օգտագործվել են տարբեր որակների և երանգների տուֆեր, պոչավոր քարեր, չեչաքար, պեմզա, վանակատ և այլն:
Տաճարը կառուցվել է յոթաստիճան պատվանդանի կենտրոնում: Արտաքուստ' եռաստիճան՝ հաջորդաբար նվազող 3 գլանաձև ներդաշնակ ծավալների միասնական շինություն էր, որի հորինվածքի միջուկը քառակոնքն է: Վերջինիս խորանները միավորված են 4 զանգվածեղ մույթերով, որոնք վերին' կապող 4 կամարների և առագաստների հետ կազմում են գմբեթակիր միաձույլ համակարգ: Տաճարն ունեցել է 5 շքամուտք: Տաճարի առաջին աստիճանի ճակատային վերին մասն ընդգրկող գոտին քանդակազարդված է խաղողի որթերով, նռնազարդ ճյուղերով. որմնակամարների հանդիպման մասում հոգևոր և աշխարհիկ անձանց 32 բարձրաքանդակից պահպանվել են 9-ը: Տաճարի ներսում խոյակների թևատարած արծիվները, որմնասյունազարդի ռիթմը, մույթերի սլացքը, բարձրադիր գմբեթը՝ ողջ զարդարանքի հետ, կառույցին հաղորդել են վերասլացություն: Տաճարի բարձրաքանդակներից մեկի վրա պահպանվել է Յոհան, հավանաբար' տաճարի ճարտարապետի անունը:
Հայկական ճարտարապետությունը կրել է Զվարթնոցի ազդեցությունը. այն վաղմիջնադարյան հայկական շինարվեստի, քանդակագործության, դեկորատիվ արվեստի յուրօրինակ հանրագումար է: Մեզ հասած հայկական ճարտարապետության կոթողներից զվարթնոցատիպ են Ներսես Գ Տայեցու կառուցած Իշխանի և Բանակի (VII դար), Աղվանքում՝ Լյակիթի (VII դար), Անիում՝ Գագկաշեն Սբ Գրիգոր (XI դար) եկեղեցիները:
1980–90-ական թվականներին վերականգնվել են Զվարթնոցի խորանների սյունաշարերը, արծվախոյակ սյուները, առաջին աստիճանի պատերի ստորին մասը:
1937թ.-ին Ջվարթնոցի ավերակներից ոչ հեռու կառուցվել է փոքրիկ թանգարան, որտեղ ցուցադրվում են պեղված նյութերը։

«Զվարթնոցը հրաշալիքների հրաշալիք է»:
Հեկտոր Բեռլիոզ, կոմպոզիտոր