Вірменський кафедральний собор - одна з найцінніших пам'яток Львова, єдиного міста в Європі, де до Другої світової війни мешкали три католицькі архієпископи (латинського, грецького та вірменського обрядів). Це унікальний приклад нашарування традицій і стилів протягом майже 600 років.

Найдавніша частина - хрестово-купольна базиліка - збудована у другій половині 14 століття за грецьким хрестовим планом, у стилі, характерному для середньовічної вірменської та кримської сакральної архітектури. З 16 століття храм поступово розширювався. Приєднання львівських вірмен до унії зі Святим Престолом у середині 17 століття та пожежі, які кілька разів знищували собор у 17-18 століттях, сприяли поступовій латинізації його інтер'єру.

Протягом 19 століття невелика громада польських вірмен у Східній Галичині та Буковині була майже повністю полонізована. Тоді лунали голоси, що ставили під сумнів доцільність збереження релігійної окремішності для них. Цим тенденціям протистояв, зокрема, отець Юзеф Теодорович (1864-1938), останній вірменський архиєпископ Львова. Він взявся за відбудову собору та його найближчих околиць. Головною ідеєю цього проекту було відновлення "вірменського духу" храму. Найбільш вражаючими елементами реконструкції інтер'єру собору стали настінні розписи Яна Генрика Розена та мозаїки Юзефа Мехоффера.

У настінних розписах Розена (виконаних між 1925 і 1929 роками) обличчя фігур носять риси важливих людей тогочасної Церкви або священиків і вірних парафії собору. На картині "Розп'яття" св. Тома Аквінський має обличчя архиєпископа Теодоровича, а св. Матвій на картині "Встановлення Святих Тайн" - обличчя о. Діонісія Каєтановича, тодішнього пароха катедральної парафії. Найцікавішою роботою є "Похорон святого Одилона" (покровителя душ померлих). Це дуже оригінальна композиція, в якій ченців, що несуть труну, супроводжують духи померлих, окреслені білою лінією.

Після Другої світової війни та розпуску Львівської архиєпархії вірменського обряду собор використовувався як музейне сховище. У 2000 році собор передали у користування Вірменській Апостольській Церкві (яка не визнає верховенства Святого Престолу). З 2006 року у Вірменському соборі ведуться реставраційні роботи, щоб повернути храму колишню велич. Вони фінансуються Міністерством культури і національної спадщини Республіки Польща, а з 2018 року також Інститутом POLONIKA.