Ансамбль армянской церкви расположен в той части Львова, где селились армяне. Армянская церковь Успения Пресвятой Богородицы — один из самых ценных памятников архитектуры Львова. Храм является архитектурным центром комплекса, вокруг которого группируются остальные сооружения, образуя три небольших замкнутых дворика.
Церковь построена в 1356-1363 гг. львовским архитектором Дорингом (Доре, Дорк) на средства армянских купцов из Кафы (Феодосии) и из Гайцараца. Многие исследователи предполагают, что в строительстве принимали участие армянские мастера, так как памятник имеет много общих черт с собором в Ани. Церковь, как и многие другие давние постройки, на протяжении своего существования обновлялась и перестраивалась, «обрастая» пристройками и коллекционируя архитектурные стили. При ее создании были объединены сразу несколько архитектурных стилей, а именно романо-готический, древнеруський, а так же традиционный армянский архитектурный стиль. Возле церкви изначально была построена колокольня. Когда Львов был осажден турками, колокольня сгорела. Однако позже она вновь была восстановлена в первозданном виде. Восточная часть армянского собора считается самой старой, она была построена в семидесятых годах четырнадцатого столетия.
Самая старая, восточная, часть собора – восточная, возведена в 1368-1370 годах. В 1437 году достроена аркада, в 1630 году – средняя часть. С 1631 по 1671 годы Армянский собор расширялся. Появилось захристье, а новейшая, западная, — начало XX века. В основу композиционного решения церкви легли приемы армянского национального и местного древнеруського строительства
Влияние древнеруськой архитектуры отразилось на объемном пространстве композиции первоначальной части храма, которая являет собой трехнефное здание. Традиционным армянским элементом является ее палаточное завершение на многогранном барабане.
Первой пристройкой стала в 1437 г. аркада-галерея, которая сохранилась с южной стороны собора. К XVII в. она окружала его уже с трех сторон. В 1630 г. достроена средняя часть храма, в 1671 г. на месте северной аркады появилась сакристия.
В 1630 году армянской епископ Львовa Николай Торосович вступил в унию с Римом. В 1690 году основан армянский женский монастырь по правилу святого Бенедикта.
Колокольня армянской церкви построена архитектором Петром Красовским в 1571 г. (современное ее завершение датируется концом XIX в.).
В пятнадцатом веке церковь так же была украшена фресками, которые были выполнены в древнеруськом стиле. Некоторые из этих фресок можно увидеть и сегодня.
Монастырский дворик у северной стены собора с противоположной стороны ограничивает здание монастыря армянских бенедиктинок, построенное в 1682. Перед ним в 1881 поставлена статуя работы Г. Дыкаса. Галерея, устроенная по образцу итальянских лоджий, служит переходом из монастыря в собор, её нижний ярус — открытый, арочный, верхний — закрытый. В стену вмурованы два рельефа (XVI — начала XVII века) из местного известняка. Восточный дворик связывают с монастырским барочные ворота (1671). Он называется христофоровым, и в центре его высится памятная колонна, связанная с именем Святого Христофора, который на свои средства реставрировал храм в 1723 г. Здесь она располагается с 1726 года. Со всех сторон дворик замкнут зданиями бывшего армянского банка (XVII в.), архиепископского дворца (конец XVIII века), колокольней (XVI—XVIII века), апсидами собора. Здесь частично сбереглись некоторые атрибуты древнего кладбища. Это прежде всего могильные плиты, датированные периодом с пятнадцатого по восемнадцатый век, которые были перенесены с других кладбищ. Сквозной проход соединяет восточный дворик с ул. Леси Украинки (бывшей ул. Верхнеармянской . На арке ворот дата «1779 год» — время восстановления зданий после пожара 1773 г. Южный дворик соединен с восточным воротами с барочным фронтоном (1877 г.), отделен от улицей Армянской оградой с металлической решеткой. В нише ограды с улицы помещена статуя с датой «1664» — характерный образец львовской скульптуры второй половины XVII века, по мнению некоторых исследователей принадлежащая резцу львовского мастера Мельхиора Эрлемберга. Вдоль южной стены собора тянется открытая аркада-галерея, построенная в 1437 г. Возле глухой стены дома установлен деревянный горельеф «Голгофа» (XVIII век).
Реставрационные работы в 1723 г. придали барокковый вид зданию. В 1723 году стены храма были покрыты штукатуркой, а в 1731 году была пристроена ризница в северной части собора. В это же время возле церкви появилась часовня. В 1773 году в храме случился пожар. В 1779 году церковь была восстановлена, о чем свидетельствует дата на арке ворот.
Когда в 1901 году умер архиепископ Исаак Исакович, его преемником стал Юзеф Теофил Теодорович. Он решил сделать реконструкцию и реставрацию храма.В 1908 г. по проекту архитектора Франциска Мончинского началась реставрация храма, которая продлилась до 1920-х годов, значительно изменив сооружение. К западному фасаду от ул. Краковской достроено помещение, заново декорирован интерьер.
Стены были расписаны художником Яном Генрихом Розеном. При росписи собора художник Ян Генрих Розен искал вдохновении в традиционных армянских и восточных орнаментах. Особый интерес представляют собой фрески его работы Распятие и Тайная вечеря. Примечательной является левая стена перед алтарем, разрисованная Розеном. На ней изображена погребальная церемония одного из епископов. Гроб с его телом несут три фигуры в черных плащах, символизирующие прошлое, настоящее и будущее. Но не в этом заключается секрет росписи. Если присмотреться, вокруг церемонии можно рассмотреть изображенные свечи, которые как будто «плавают» в воздухе. При более внимательном взгляде на изображении можно увидеть, что их держат полупрозрачные фигуры. Эти фигуры символизируют святых, оберегающих всех живых людей на земле.
В советское время Армянский собор в связи с ликвидацией Львовского армяно-католического архиепископства был закрыт. 26 ноября 1945 был арестован администратор архиепископства, в.Дионисий Каетанович и три других священников. Почти все армяне были вынуждены уехать в Польшу.
В соборе сначала было устроено хранилище Львовской картинной галереи, а с 1953 года — хранилище львовского музея имени В. И. Ленина. В 2001 году святыня была возвращена возрожденной в городе Армянской Апостольской Церкви. Храм возобновил и свое название — Церковь Успения Пресвятой Богородицы.
18 мая 2003 года собор освятил Католикос всех армян Гарегин II. После того как глава Львовской областной госадминистрации передал армянскому архиепископу Григорису ключи от храма, католикос Гарегин ІІ осуществил обряд «открытия двери» и освятил собор. На торжествах присутствовали спикер армянского парламента Армен Хачатрян, президент Союза армян Украины Нвер Мхитарян, французский певец армянского происхождения Шарль Азнавур с сыном, российский актёр Армен Джигарханян, посол Армении на Украине и посол Армении во Франции, архиепископ УПЦ (МП) Августин (Маркевич), глава украинского Госкомитета по делам религий, а также экс-президент Украины Леонид Кравчук.
Фрески
«Распятие». Святой Бенедикт (слева от креста с посохом) – митрополит Шептицкий.
«Благовещенье»
«Погребение Святого Одилона». Святой Одилон был нарисован с отца Кароля Чешнака, Тома Аквинський – архиепископа Теодоровича, а святой Бенедикт – митрополит Шептицкий. Кроме того, молодого Шептицкого напоминает монах-бенедиктинец с фрески святого Одилона, который видит тени умерших. Есть версия, что левый монах на той же фреске это автопортрет Яна Розена.