Η αυτοκρατορική χορηγία είχε ως συνέπεια το καθολικό, δηλαδή ο κύριος ναός του μοναστηριού, να γίνει μεγαλόπρεπο, με σχέδια και εκτελεστές από την Κωνσταντινούπολη. Tο καθολικό είναι κτισμένο σε οκταγωνικό τύπο, αρχιτεκτονικό δημιούργημα του 11ου αιώνα, ο οποίος διευρύνει τον κεντρικό χώρο και επιτρέπει την ενότητα των επιμέρους μελών κάτω από την κυριαρχία ενός μεγάλου αναλογικά τρούλου. O τελευταίος στηρίζεται σε παραστάδες ενσωματωμένες στους εξωτερικούς τοίχους. Στον κεντρικό χώρο του ναού προστίθεται τριμερές ιερό βήμα στα ανατολικά, εσωνάρθηκας και ελαφρώς μεταγενέστερος εξωνάρθηκας ή λιτή, που απολήγει βόρεια και νότια σε ημικυκλικές κόγχες. Aν η αρχιτεκτονική του μνημείου διακρίνεται για την αρμονία και την πρωτοτυπία της, τα ψηφιδωτά που καλύπτουν τις εσωτερικές επιφάνειες αποτελούν επίσης μία σημαντική στιγμή στην ιστορία της βυζαντινής ζωγραφικής. Oι συνθέσεις είναι λιτές και ολιγοπρόσωπες, οι μορφές διαποτισμένες από τη μεσαιωνική αισθητική, ενώ η χρωματική κλίμακα φτάνει σε σημεία υπέροχων αντιπαραθέσεων.

Η μονή ήταν γνωστή για το πλούτο και την ομορφιά του καθολικού και αποτέλεσε επίκεντρο επισκέψεων διαφόρων ταξιδιωτών στο χώρο του Αιγαίου. Με τη καταστροφή της Χίου το 1828 υπέστη σοβαρές ζημιές και λεηλατήθηκε.