Ο μεσοβυζαντινός ναός, αφιερωμένος στην Κοίμηση της Θεοτόκου, βρίσκεται στους βόρειους πρόποδες του όρους του Προφήτη Ηλία, κοντά στο χωριό Μέσα Γωνιά της Θήρας και διετέλεσε έδρα της ορθόδοξης και αργότερα της λατινικής επισκοπής. Πρόκειται για ένα από τα πιο αξιόλογα μνημεία των Κυκλάδων, με το οποίο σχετίζεται το όνομα του αυτοκράτορα Αλέξιου Κομνηνού, στενά συνδεδεμένο με τα σημαντικότερα βυζαντινά μνημεία του Αιγαίου. Ο ναός κτίστηκε κατά τον 11ο αιώνα με αυτοκρατορική χορηγία, όπως θέλει η παράδοση, και όπως αναγραφόταν σε επιγραφή, χαμένη σήμερα, η οποία βρισκόταν σε υπέρθυρο, στη νότια θύρα του νάρθηκα. Σύμφωνα με τον Giustiniani (1701), στην επιγραφή αναφερόταν: Αλέξιος εν χω (Χριστώ) τω ΘΩ (Θεώ) αυτοκράτωρ. Στη θέση του ναού υπήρχε παλαιότερα τρίκλιτη παλαιοχριστιανική βασιλική, τμήματα και γλυπτά της οποίας ενσωματώθηκαν στο μεσοβυζαντινό κτίσμα.

Ο ναός είναι σταυροειδής εγγεγραμμένος με τρούλο. Η διαμόρφωση μικρών παρεκκλησίων στη βόρεια και νότια πλευρά του, ο ισοπλατής με παρεκκλήσια νάρθηκας, αλλά και τα προσβάσιμα από τη στέγη τρουλαία παρεκκλήσια δημιουργούν ένα ενδιαφέρον οικοδομικό σύμπλεγμα. Στο εσωτερικό του η ποικιλία των μαρμάρινων αρχιτεκτονικών μελών, που καλύπτουν χρονολογικά μεγάλο διάστημα, φαίνεται να υποσκελίζονται μπροστά στο μεσοβυζαντινό μαρμάρινο τέμπλο, το οποίο σώζεται ολόκληρο, επεξεργασμένο με επιπεδόγλυφη τεχνική και κηρομαστίχη σε κόκκινο και μαύρο χρώμα. Στα παρεκκλήσια και στα εσωρράχια των τόξων του κυρίως ναού και του ιερού σώζονται ακόμη τοιχογραφίες, που θεωρούνται σύγχρονες με τη μεσοβυζαντινή φάση του μνημείου, συμπληρώνοντας το διάκοσμό του. Η χρονολόγηση των τοιχογραφιών στο τέλος του 11ου ή του 12ου αιώνα, αποτελεί ακόμη θέμα συζητήσεων ανάμεσα στους ειδικούς βυζαντινολόγους. Από τα σημαντικότερα κινητά έργα που συμπλήρωναν το λειτουργικό εξοπλισμό του ναού είναι η εικόνα της Παναγίας με το Χριστό, στον τύπο της Γλυκοφιλούσας, πλαισιωμένη με μορφές ιεραρχών, η οποία λατρεύεται μέχρι σήμερα και με ιδιαίτερο σεβασμό από τους πιστούς.

Το 1986 έγιναν εργασίες στο ναό από τη 2η Εφορεία Βυζαντινών Αρχαιοτήτων, κατά τις οποίες επισκευάσθηκαν οι προσόψεις και αποκαταστάθηκε η κεράμωση της στέγης.