Стены храма богато украшены полихромной росписью (фресками), золоченой резьбой и художественными изразцами. Центральный купол расписан золотом и синей краской, на нём изображен библейский сюжет о Сотворении мира и изгнания человека из Рая. Паруса сводов собора украшены головами херувимов со сложенными крыльями, с отчетливо проступающими армянскими мотивами. Потолок над входом украшен изящными цветочными мотивами в стиле персидских миниатюр. Две полосы росписей украшают внутренние стены храма: верхняя часть изображает события из жизни Иисуса, нижняя — пытки, понесённые армянскими мученикам в Османской империи. Во внутреннем дворике расположена большая автономная колокольня, возвышающаяся над могилами христиан — православных и протестантов. Могилы с надписями на армянском языке также размещаются вдоль наружной стены перед входом. В одном углу двора находится памятник 1915 года, посвящённый Геноциду армян в Турции. Через двор, лицом к храму, расположено здание библиотеки и музея. У входа на территорию храма установлен памятник персидскому первопечатнику архиепископу Хачатуру Кесараци.