Ο ναός, στη σημερινή του μορφή, ανήκει στο μεταβατικό σταυροειδή εγγεγραμμένο με τρούλο τύπο. Στην κόγχη της ημικυκλικής αψίδας του ιερού σώζεται το σύνθρονο. Το δυτικό τμήμα του ναού περιλαμβάνει το νάρθηκα, ο οποίος πλαισιώνεται προς βορρά από το παρεκκλήσι του Αγίου Ακίνδυνου και προς νότο από ορθογώνιο χώρο που καλύπτεται με καμάρα. Ο ναός διακοσμείται εσωτερικά από πέντε στρώματα ζωγραφικής, τα οποία ανάγονται στην παλαιοχριστιανική, μεσοβυζαντινή και υστεροβυζαντινή περίοδο.

Αρχιτεκτονικά κατατάσσεται στις αρχαιότερες εκκλησίες του μεταβατικού τύπου και χρονολογείται στο πρώτο μισό του 9ου αιώνα, ενώ αρχιτεκτονικά μέλη του ναού, που σώζονται και ανάγονται στην παλαιοχριστιανική εποχή, μαρτυρούν ότι ο ναός πρέπει να ήταν αρχικά βασιλική. Σύμφωνα με τις επιγραφές, έχουμε μια ανακαίνιση του ναού το έτος 1052 μ.Χ. Υπάρχει, επίσης, και μια επιγραφή που αναφέρει το έτος 1056 μ.Χ. και βρίσκεται στο παρεκκλήσι του Αγίου Ακίνδυνου. Μεταγενέστερες επισκευές και μετατροπές αναφέρονται σε επιγραφές του 16ου και 17ου αιώνα. Αναφορά στην εκκλησία της Πρωτόθρονης με τα παρεκκλήσια του Αγίου Γεωργίου και του Αγίου Ακίνδυνου γίνεται επίσης στα πατριαρχικά σιγίλλια του 16ου αιώνα.

Κατά τα έτη 1970-1972 έγιναν εργασίες συντήρησης των τοιχογραφιών. Αποκαλύφθηκαν τοιχογραφίες στη νότια καμάρα του ναού, η δε αποτείχιση των τοιχογραφιών του τρούλου έδειξε παλαιότερο στρώμα ζωγραφικής.