ყოვლადწმინდა ღვთისმშობლის მიძინე­ბის სახე­ლო­ბის (სიონის) საკათედრო ტა­ძარი აშენდა VI-VII სს. მიჯნაზე. იგი თბილისის მთავარი ქრისტიანული ტაძარია. დამპყრობელთა შემოსევების გამო ტაძარმა არაერთი ცვლილება განიცადა. 1226 წელს ხორეზმის შაჰმა ჯალალ-ედ-დინმა თბილისი აიღო, მისი ბრძანებით, სიონის გუმბათს თავი მოხადეს და იქ მისი ტახტი დადგეს. ამ ტახტზე მჯდარი ადევნებდა იგი თვალს იმ ქართველებს, რომელთაც არ შეურაცხყვეს სიონის ტაძრიდან გამოტანილი და მეტეხის ხიდზე დასვენებული, მაცხოვრისა და ღვთისმშობლის ხატები. იმ დღეს 100 000 ქრისტიანს მოჰკვეთეს თავი. 1522 წელს სიონის ტაძარი ირანის შაჰმა ისმაილმა დაარბია.

1675 წელს ეპისკოპოსმა ელისე საგინაშვილმა როსტომ მეფის ბრძანებით, სიონს სამხრეთის მხრიდან მცირე სამლოცველო მიაშენა და ტაძარს ახალი გუმბათი დაადგა. 1710 წელს ვახტანგ VI-მ ტაძარი ბოლნისის ტუფის ქვით მოაპირკეთა. სწორედ ამ რესტავრაციის დროს იქნა მასზე ამოკვეთილი ის ორნამენტები და ჩუქურთმები, რომელიც დღეს ამშვენებს ტაძარს.

რუსეთის მმართველობის პერიოდში სიონმა კვლავ განიცადა ცვლილებები. XIX საუკუნის 50-იან წლებში გრიგორი გაგარინმა სიონი თავიდან მოხატა. 1867 წ. სიონის ტაძარი კვლავ განახლდა. ბოლო სარესტავრაციო სამუშაოები სიონს 1983 წელს ჩაუტარდა. სამხრეთ მინაშენში მოეწყო წმინდა მიქაელ მთავარანგელოზის სახელობის ეკლესია, ხოლო ჩრდილოეთ მინაშენში  ვახტანგ გორგასლის სახე­ლობისა. გუმბათზე ახალი ჯვარი დაიდგა. 

სიონის საკათედრო ტაძარს ორი სამრეკლო აქვს. გალავნის შიგნით, ტაძრის ჩრდილოეთით მდებარე სამრეკლო 1725 წლით თარიღდება. ტაძრის დასავლეთით, ქუჩის მეორე მხარეს აღმართული სამიარუსიანი, შპი­ლით დაგვირგვინებული სამრეკლო აგებულია 1812 წელს და თბილისში რუსული კლასიციზმის პირველ ნიმუშს წარმოადგენს.