Η εκκλησία, γνωστή επίσης και ως «Παναγία του Ποταμού» ή «Αγιά Σωτήρω», είναι το σημαντικότερο και καλύτερα διατηρημένο βυζαντινό μνημείο της Σάμου. Ανήκει στον αρχιτεκτονικό τύπο του σταυροειδούς εγγεγραμμένου, απλού τετράστυλου ναού. Οι τέσσερις μαρμάρινοι κίονες που στηρίζουν τον τρούλο και τα κορινθιακά κιονόκρανα αυτών πρέπει να προέρχονται από αρχαία/παλαιοχριστιανικά μνημεία της περιοχής. Ο νάρθηκας του ναού έχει γκρεμιστεί σχεδόν ολοκληρωτικά. Οι εξωτερικές όψεις της τοιχοποιίας προδίδουν επιδράσεις από την τέχνη της Κωνσταντινούπολης (τυφλά αψιδώματα, απομίμηση πλινθοπερίκλειστου συστήματος τοιχοποιίας). Η εκκλησία είχε παλαιότερα χρονολογηθεί στους υστεροβυζαντινούς χρόνους, σύμφωνα ωστόσο με πρόσφατη μελέτη η ανέγερσή της πρέπει να τοποθετηθεί μέσα στον 11ο αι. Στις μετατροπές και επεμβάσεις που πραγματοποιήθηκαν τους επόμενους αιώνες οφείλεται η σημερινή της μορφή.