На основе развалин храма, разрушенного землетрясением X в., архитектор Торос Тораманян осуществил его научную реконструкцию, согласно которой Звартноц имел организованную вокруг вертикальной оси, трёхъярусную, центрально-купольную композицию, состоящую из постепенно уменьшающихся кверху цилиндрических объёмов. Нижний ярус образован четырьмя вписанными в окружность апсидами, стены которых (за исключением восточного крыла) составляли колоннады. В местах стыка апсид помещались четыре мощных пилона с капителями в виде орлов, эти пилоны вместе с арками, венчавшими апсиды, поддерживали круглые стены второго яруса. Фасады храма были оформлены аркатурой с великолепным, преимущественно растительным, орнаментом.

Звартноц – шедевр армянской средневековой архитектуры, в котором нашёл наиболее полное выражение новый тип культового сооружения.