Ο ναός της Παναγίας της επονομαζόμενης «Κρήνας», βρίσκεται στην αγροτική περιφέρεια του οικισμού των Βαβύλων στην κεντρική Χίο. Πρόκειται για ένα από τα σημαντικότερα μνημεία του νησιού, αλλά και της βυζαντινής αρχιτεκτονικής γενικότερα. Ακολουθεί τον αρχιτεκτονικό τύπο του καθολικού της Νέας Μονής, ανήκει δηλαδή στους οκταγωνικούς ναούς. Η διαφορά με το πρότυπο βρίσκεται στην στήριξη του τρούλου προς τα ανατολικά, όπου εδώ στηρίζεται σε ψηλή καμάρα. Αποτελείται από τον κυρίως ναό και τον εσωνάρθηκα, φάσεις με μικρή χρονολογική διαφορά μεταξύ τους, που χρονολογούνται στον ύστερο 12ο αιώνα. Η ύπαρξη δύο αρκοσολίων στη βόρεια και νότια πλευρά του εσωνάρθηκα αντίστοιχα, δηλώνει τη ταφική χρήση του τμήματος αυτού του ναού. Ο ερειπωμένος σήμερα εξωνάρθηκας, προστέθηκε πολύ αργότερα, κατά τον 16ο αιώνα. Τμήμα του τρούλου του κυρίως ναού, ο τρουλίσκος και ο δυτικός τοίχος του εσωνάρθηκα κατέπεσαν στο σεισμό του 1881 και ανακατασκευάσθηκαν το 1884.

Στην εξαιρετική εντύπωση που προκαλεί η διαμόρφωση των εξωτερικών όψεων του ναού, συντελεί η φυσική πολυχρωμία των υλικών δομής και οι έντονες φωτοσκιάσεις που δημιουργούνται. Η εναλλαγή στρώσεων λίθων και πλίνθων, στις οποίες εφαρμόζεται η τεχνική της «κρυμμένης πλίνθου», τα ψηλά τυφλά αψιδώματα, οι λοξότμητοι κοσμήτες, τα καμπύλα αετώματα, ο πλούσιος κεραμοπλαστικός διάκοσμος με θέματα που ποικίλλουν, ώστε κανένα μοτίβο να μην είναι ίδιο με άλλο στην ίδια πλευρά, αποτελούν στοιχεία που τα συναντάμε στην λεγόμενη αρχιτεκτονική «σχολή της Κωνσταντινούπολης». Η γραφικότητα των όψεων του ναού ενισχύεται και με τα μαρμάρινα αρχιτεκτονικά μέλη, που είτε αποτελούν οργανικά στοιχεία του ίδιου του μνημείου (κοσμήτης, κιονόκρανα, αμφικιονίσκοι παραθύρων κ.ά.) είτε έχουν εντοιχιστεί ως spolia στις τοιχοποιίες και προέρχονται από αρχαιότερα κτήρια.

O ναός σήμερα είναι κατάγραφος με τοιχογραφίες που χρονολογούνται βάσει επιγραφής στον εσωνάρθηκα, λίγο πριν το έτος 1197. Κτήτορες του αρχικού ναού του 12ου αιώνα ήταν ο Ευστάθιος Κοδράτος και η σύζυγός του Ειρήνη Δούκαινα Παγωμένη, που ήταν μέλη της τοπικής αριστοκρατίας και διατηρούσαν στενούς δεσμούς με την αυτοκρατορική αυλή της Κωνσταντινούπολης. Οι μορφές τους απεικονίζονται στο νότιο αρκοσόλιο και στον ανατολικό τοίχο του εσωνάρθηκα. Στο Ιερό Βήμα εικονίζεται η μορφή του Στέφανου Πεπαγωμένου, θείου της κτητόρισσας και μητροπολίτη των Υπαίπων της Μικράς Ασίας. Στη κεντρική αψίδα του Βήματος παριστάνεται η Θεοτόκος δεομένη, δεξιά και αριστερά του τριλόβου παραθύρου η Κοινωνία των Αποστόλων, στην Πρόθεση η προετοιμασία του Νιπτήρα και στο Διακονικό η προσευχή στη Γεθσημανή. Ολόσωμες μορφές Ιεραρχών και Διακόνων καλύπτουν τα κατώτερα μέρη των τοιχοποιιών του Βήματος. Η αρχική παράσταση του Παντοκράτορα στο σφαιρικό τμήμα του τρούλου στον κυρίως ναό, δορυφορούμενου από αγγέλους, δεν σώζεται. Η σημερινή παράσταση φιλοτεχνήθηκε σύμφωνα με επιγραφή το έτος 1884. Στο τύμπανο του τρούλλου διατηρούνται ολόσωμες μορφές Προφητών και στα σφαιρικά τρίγωνα οι παραστάσεις των τεσσάρων Ευαγγελιστών, δύο σεραφείμ και δύο τετράμορφων. Τέσσερα στηθάρια Αρχιερέων απεικονίζονται κάτω από τη στεφάνη του τρούλου. Οι κόγχες καλύπτονται με χριστολογικές σκηνές, οι οποίες είναι η Υπαπαντή και η Βάπτιση, η Μεταμόρφωση, η Σταύρωση, η Έγερση του Λαζάρου και η Βαϊοφόρος, η Ανάσταση, οι Μυροφόρες στο Μνήμα και η παράσταση του Μη μου Άπτου. Στο δυτικό τοίχο και πάνω από την είσοδο του ναού, εικονίζεται η παράσταση της Κοίμησης της Θεοτόκου. Τέλος, στα κατώτερα τμήματα των τοίχων έχουν απεικονισθεί μοναχοί και στρατιωτικοί άγιοι. Η αλληγορική παράσταση του Βίου-Καιρού στα αριστερά της εισόδου στον κυρίως ναό, χρονολογείται στον 18ο αιώνα.

Πριν την αποκάλυψη του αρχικού ζωγραφικού στρώματος του 12ου αιώνα, η οποία πραγματοποιήθηκε τη δεκαετία του 1980, ο κυρίως ναός καλυπτόταν σχεδόν εξ ολοκλήρου με τοιχογραφίες του 1734, που είχαν φιλοτεχνηθεί από το χιώτη ζωγράφο Μιχαήλ Χωματζά. Στο τύμπανο του τρούλου και στις επιφάνειες μεταξύ των παραθύρων, σώζονταν ολόσωμες μορφές Προφητών, που χρονολογούνται στους υστεροβυζαντινούς χρόνους και διακρίνονται για την υψηλή ποιότητα της τέχνης τους. Οι τελευταίες, αφού αποτοιχίστηκαν, εκτίθενται σήμερα στο Βυζαντινό Μουσείο Χίου.

Μια ενδιαφέρουσα τοιχογραφία, που αποτοιχίστηκε από το τύμπανο του νότιου αρκοσολίου του εσωνάρθηκα, προκειμένου να αποκαλυφθεί το στρώμα ζωγραφικής του 12ου αιώνα, σώζει την παράσταση δωρητή να προσφέρει το ομοίωμα του ναού στο Χριστό, που βρίσκεται στην αγκαλιά της μητέρας του. Η παράσταση χρονολογείται στις αρχές του 14ου αιώνα και απεικονίζει τον δεύτερο κτήτορα του ναού της Παναγίας Κρήνας, που χρηματοδότησε είτε την ανακαίνιση του ναού είτε την εκ νέου τοιχογράφηση του εσωνάρθηκα.

Το έργο της αποκατάστασης του μνημείου, καθώς και της συντήρησης του τοιχογραφικού του διακόσμου, υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του Γ΄ Κοινοτικού Πλαισίου Στήριξης (2000-2006).