L'église principale (Kathoghiké) est fondée par le prince Vahram Pahlavouni entre 988 et 1029. Après l'invasion seldjoukide, l'église, à moitié détruite, est reconstruite par les petits-fils de Vahram Pahlavouni (Gharib et Grégoire l’Archevêque) vers 1225. Au Moyen Âge, Marmashen est un lieu connu et important dans la région — et même au niveau du royaume entier. Ses dimensions sont en outre supérieures à celles de la plupart des monastères d'Arménie.
Depuis lors, le monastère n'a pas subi de transformation majeure, mais avec le temps, trois autres petites églises construites à la même époque sont tombées en ruines à des degrés divers. Le tremblement de terre de 1988 n'a que peu endommagé les édifices ecclésiastiques encore debout.