სამთავროს XI საუკუნის პირველი ნახევრის ტაძარი,  ამჟამად წმიდა ნინოს დედათა მონასტერი მდებარეობს საქართველოს უძველეს ქალაქში - მცხეთაში,  ამ წმიდა ადგილიდან უქადაგა ქართველ ერს ქრისტეს სჯული მოციქულთასწორმა, კაბადოკიელმა ნეტარმა ქალწულმა ნინომ.
        ქართულ საისტორიო წყაროებში ("მოქცევაჲ ქართლისაჲ", "ცხოვრება ქართუელთა მეფეთა") მოიხსენიება, როგორც "გარეუბნისა ეკლესია" და "ზემო ეკლესია" (ზემოჲ ეკლესიაჲ), საპირისპიროდ სვეტიცხოვლის ტაძრისა, რომელსაც "ქუემო ეკლესია" ეწოდებოდა.
        სამთავროს კომპლექსის მთავარი გუმბათიანი ტაძარი XI -საუკუნით თარიღდება. ტაძრის პირვანდელი გუმბათი, მიწისძვრის შედეგად,  ჩამოქცეულა 1283 წელს და აღუდგენიათ XIV საუკუნეში.  ტაძარი სხვა ტაძრებიდან ამოირჩევა იმით, რომ იგი კარგადაა განათებული, ეს განაპირობა იმ ფაქტორმა, რომ ჩამონგერული გუმბათი  თავდაპირველი სახით აღარ აღგენილა. გარდა ამისა ტაძარს სამხრეთ და ჩრდილოეთ კედლებში დატანებული აქვს მოზრდილი სარკმლები.  სამხრეთიდან მიშენებული აქვს კამარებით გადახურული დიდი ეგვტერი - კარიბჭე. მეორე მინაშენი ჩრდილოეთის მხარესაა. განსაკუთრებით აღსანიშნავია ტაძრის დეკორატიული მორთულობა. აღმოსავლეთის ფასადზე გამოყენებულია ხუთთაღიანი კომპოზიცია. ასევე  ბრწყინვალედაა დამუშავებული სამხრეთისა და ჩრდილოეთის ფასადები. კანკელი XV საუკუნისაა.  XVII საუკუნის ბოლოსა და XIX საუკუნის II ნახევარში ტაძარი კაპიტალურად შეაკეთეს. მიუხედავად ამისა ხუროთმოძღვრის თავდაპირველი ჩანაფიქრი მკაფიოდ და ნათლად ჩანს. 1974 წელს სარესტავრაციო ჯგუფმა (ხელმძღვ. ვ. ცინცაძე) ტაძარი შეაკეთა - გაამაგრა გუმბათის ყელი და კედლები, განაახლა სახურავი. ტაძრის სახრეთ-დასავლეთ კუთხეში პირველი ქართველი ქრისტიანი მეფის მირიანისა და ნანა დედოფლის საფლავებია.
        ტაძარი თავიდანვე მთლიანდა მოხატული ყოფილა, მაგრამ დროთა ვითარებას წარუშლია.  ამჟამად შემორჩენილი მხატვრობა გვიანდელია, არაუადრეს XIV საუკუნისა. საკურთხევლის კონქის კომპოზიციის დიდი ნაწილი განადგურებულია. პირველ რეგისტრში ჩანს ტახტის ნაწილი, მაცხოვრის ტერფები და კვარცხლბეკი. მეორე რეგისტრში წარმოდგენილი არიან მოციქულები, სარკმლის მარჯვნივ გამოსახული წმინდანი, ასომთავრული წარწერის მიხედვით, წმინდა პავლეა. ამავე რეგისტრში, ბემას სამხრეთ კედელზე, გამოსახულია განრღვეულის განკურნება.
         სამთავროს სამონასტრო კომპლექსიდან ყველაზე ძველია წმ. ნინოს სახელობის მცირე ეკლესია. იგი IV საუკუნით თარიღდება, დგას ეზოში, დიდი ტაძრის აღმოსავლეთით. იგი მცირე ზომის (6,2X3,9 მ) გუმბათოვანი ტიპისაა. ისტორიული წყაროებით, მცხეთაში მოსული ნინო პირველი სამი წლის განმავლობაში „ილოცვიდა ფარულად ადგილსა ერთსა შებურვილსა ბრძამლითა მაყუალისაჲთა... და ადგილი იგი იყო ზღუდესა გარეგან.“ ამ ადგილზე საქართველოს პირველ ქრისტიან მეფეს მირიანს აუგია ეკლსია, რასაც ადასტურებს ”წმ. ნინოს ცხოვრებაში” მოყვანილი მისი წერილის შინაარსი: „აღვაშენე ეკლესიაჲ მაყულოვანსა მას შინაჲ ნინოსსა.“  IV საუკუნის ზემოთ მოყვანილი ცნობები სწორედ წმ. ნინოს ეკლესიის აშენების თარიღს და ადგილსამყოფელს გულისხმობს. ეკლესია არაერთხელ შეუკეთებიათ. ეკლესიის შესასვლელში მოთავსებული წარწერა გვამცნობს, რომ 1879 წელს ტაძარი შეაკეთებინა სამთავროს მონასტრის წინამძღვარმა დედა ნინომ (ამილახვარი). 1981 წელს სარესტავრაციო სამუშაოები ჩაუტარდა რის შედეგადაც გაიწმინდა 1 მეტრ სიღრმემდე მიწაში ჩამჯდარი ეკლესია, აღდგა მისი დაზიანებული ცოკოლი, კედლები, გუმბათი, ლავგარდანი და გადაიხურა კრამიტით. ეკლესია ნაგებია რიყის ქვით, შეკეთებების დროს გამოყენებულია თლილი ქვა და აგური. მისი ინტერიერი მოხატულია.

         ძველი გალავნიდან შემორჩენილია ეზოს სამხრეთ დასავლეთ კუთხეში, შემაღლებაზე მდგარი დაზიანებული ცილინდრული კოშკი. აგებულია XVIII საუკუნეში. ამ კოშკში გაატარა ბოლო წლები გაატარა მამა გაბრიელმა შემორჩენილი გალავანი კი XIX საუკუნისაა. 1974-1975 წლებში გალავანი შეაკეთა სარესტავრაციო ჯგუფმა - ერთ დონეზე დაიყვანა და კრამიტით გადახურა გალავანი.

       სამრეკლო დგას ტაძრის ჩრდილო-დასავლეთით, მისგან ოციოდე მეტრის დაშორებით, ამაღლებულ ბორცვზე. აგებულია XV-XVI საუკუნეებში. 1984 წელს სარესტავრაციო ჯგუფმა (ხელმძღვ. ნ. ქვარიანი) გაწმინდა მიწისაგან, შეაკეთა დაზიანებული კედლები, კიბე, სახურავი. სამრეკლო (4,7X5,8 მ) სამსართულიანია, ნაგებია კარგად გათლილი მოყვითალო-მონაცისფრო ქვიშაქვის კვადრებით.
        სამთავროში თავდაპირველად მამათა მონასტერი ყოფილა. თუმცა  შემდგომში გაუქმებულა და  მხოლოდ 1802 წლისკენ, არაოფიციალურად აღსდგა დედათა მონასტერი ამ მოსაზრების საბუთად გამოგვადგება რამდენიმე ცნობა. ერთ-ერთ მათგანში ნათქვამია, რომ 1802 წელს თავადის ქალი ნინო ამილახვარი და რამდენიმე განდეგილი დედა მისულან, აუგიათ სენაკები და ეგზარქოს თეოფილაქტეს ნებართვით დასახლებულან სამთავროში. მონაზვნებს მხოლოდ შემოწირულობით უცხოვრიათ, ამასთან თურმე ბავშვებს წერა-კითხვას ასწავლიდნენ და მცირე გასამრჯელოსაც იღებდნენ. თავიდან მხოლოდ ოთხნი ყოფილან, შემდეგ კი - სხვა დედებიც შემატებიან.  ამ დედებს დაუწყიათ მოღვაწეობა ნინო ამილახვრის წინამძღვრობით და საფუძველი ჩაუყრიათ  წმიდა ნინოს დედათა მონასტრისთვის. 1827 წელს მონოზვნებს აღუდგენიათ წმიდა ნინოს სახელობის ეკლესია და 1828 წლის 14 იანვარს წმიდა ნინოს ხსენების დღეს მის სახელზევე უკურთხებიათ. ვინაიდან სამთავროში ღვაწლმოსილი დედების ნებით აღმდგარა სამონასტრო ცხოვრება, ამიტომ საეკლესიო მართველობას 1830-იან წლებში დედათა მონასტრის ოფიციალურად დამტკიცება განუზრახავთ. სამწუხაროდ, იმ დროს მონასტრის დამტკიცება ვერ მოხერხდა. მონასტრის დამაარსებელი ნინო ამილახვარი გარდაიცვალა 1839 წელს. იგი დაკრძალულია ”მაყვლოვანში”, წმიდა ნინოს ეკლესიისთან. მონოზონ ნინოს დაუღალავმა ღვაწლმა და მონდომებამ აიძულა სეკლესიო მართველობა, რათა მეტი ყურადღება გამოეჩინათ სამთავროსადმი. ნინო ამილახვრის საქმე გააგრძელეს მისმა აღზრდილებმა და 1857 წლის 18 ივნისს სამთავროს დედათა მონასტერი ოფიციალურად გაფორმდა და დამტკიცდა.
         1930-იან წლებში სამთავროს მონასტერი კულტურის ძეგლად გამოცხადდა. ხელისუფლების დაჟინებული მცდელობის მიუხედავად, სამთავროში ამ სასტიკ წლებშიც (საქართველოს გასაბჭოების შემდეგ), არ დამცხრალა სულიერი ცხოვრება. მონასტერი ოფიციალურად გაუქმებული იყო, თუმცა დედები მაინც ახერხებდნენ ფარულად სამონასტრო წესით ცხოვრებას. ეს კარგად ჩანს ამ პერიოდის მონასტრის დედებისა და ღვთისმსახურთა პირად მიმოწერაში.  
         1941 წელს გარდაიცვალა მონასტრის იღუმენია ნინო ციციშვილი. 1944 წელს კი ანუსია კოჭლამაზიშვილი მოხსენიებულია სამთავროს ისტრიული ძეგლის დამლაგებლად (უხელფასოდ).კათოლიკოს-პატრიარქის ილია II  გადმოცემით, II მსოფლიო ომის შემდეგ სამთავროს მონასტრის იღუმენიად უკურთხებიათ ანუსია კოჭლამაზიშვილი.
        1950-იანი წლების ბოლოს საბჭოთა კავშირში ნიკიტა ხრუშჩოვის მიერ დაწყებულმა ე.წ. ”დათბობის პოლიტიკამ” საქართველომდეც ჩამოაღწია. მებრძოლ ”უღმერთოთა” ათეისტურ გარემოში ჯერ კიდევ სასწაულებრივ შემორჩენილ მრევლს საშუალება მიეცა მორწმუნეთა ე.წ. ”ოცეულები” ჩამოეყალიბებია, რაც სათანადო კრებით უნდა დამტკიცებულიყო. ამგვარი კრება მცხეთაში გაიმართა 1961 წლის 28 ივნისს. ამ ”ოცეულის” წევრები ძირითადად სამთავროს მონასტრის დედები იყვნენ, რომელთაც ოთხი ათეული წლის მანძილზე გაუძლეს უკიდურეს გაჭირვებასა და დამცირებას და მიმქრალი სული ხელახლა შთაბერეს სამთავროს.  
         სამთავროს მონასტრის აღორძინებაში დიდი წვლილი შეუტანია ზოილე დვალიშვილს, რომელიც წინამძღვრობდა მონასტერს 1960-70-იანი წლებში. კათოლიკოს-პატრიარქი ილია II დედა ზოილე დვალიშვილის ნათლულია და მისი უწმიდესობის ბავშობის საუკეთესო დღეები სამთავროში გაუტარებია. წინამძღვარი ზოილე დვალიშვილი გარდაიცვალა 1973 წელს. სამონასტრო ტიპიკონი სამთავროში მხოლოდ 1980-იან წლებში აღდგა. ამ დროს მონასტრის იღუმენია იყო ანა აჭაიძე. იგი გარდაიცვალა 1986 წელს და ისევე როგორც სხვა იღუმენიები, დაკრძალულია ტაძრის ეზოში.