Руководил строительством храма архитектор Доринг, а средства были предоставлены армянскими купцами. По мнению исследователей, велика вероятность, что в возведении храма значительное участие принимали мастера из Армении, придавшие строению много черт, сходных с храмом в городе Ани. По инициативе и под руководством архиепископа Юзефа Теофила Теодоровича с 1901 года началась реконструкция собора в стиле модерн. Во времена советов собор был закрыт, многие священники арестованы, а большая часть армян вынуждены были выехать в Польшу. В здании храма организовали музейное хранилище. В послевоенном Львове почти не осталось армян-католиков, поэтому в 2000 году храм передали Армянской апостольской церкви. Богослужение возобновилось в январе 2001 года. Вокруг собора как центра комплекса расположены такие сооружения: колокольня (1571 год, архитектор Петр Красовский), колонна со скульптурой святого Христофора (1726 год), построенный в XVII веке бывший армянский банк, дворец архиепископов и бывший монастырь бенедиктинок XVII века и другие объекты того же периода. Камнерезы Армении изготовили хачкар в память жертв геноцида армянского народа в 1915 году. Сейчас этот памятный знак стоит во дворе собора. Он установлен в 2005 году в девяностую годовщину тех трагических событий.