Δίδυμος ναός, αποτελούμενος από δύο απολύτως όμοιες, εφαπτόμενες μεταξύ τους εκκλησίες, που έχουν όμως ελάχιστη επικοινωνία. Ως προς την αρχιτεκτονική τους μορφή, είναι μονόχωρες, τρουλλαίες βασιλικές. Η βόρεια εκκλησία είναι αφιερωμένη στον Άγιο Ιωάννη (εξ ου και η ονομασία Αϊ-Γιαννάκης ή Αϊ -Γιαννάκηδες), ενώ η νότια στον Άγιο Νικόλαο. Στη δυτική πλευρά τους διαθέτουν κοινό νάρθηκα, ελαφρώς χαμηλότερο, ο οποίος στεγάζεται με δύο τρούλους. Μεταξύ των τρούλων του νάρθηκα υψώνεται το καμπαναριό. Και οι τέσσερις τρούλλοι του ναού έχουν οκταγωνικά τύμπανα με παράθυρα. Ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά της κατασκευής είναι η απόλυτη συμμετρία των δύο κλιτών, η διακόσμηση των εξωτερικών όψεων με εφυαλωμένα πιάτα και των εσωτερικών με συνδυασμό ζωγραφικής-γύψινης διακόσμησης, επηρεασμένης από τη βαλκανική τέχνη του 18ου και 19ου αι. Αγιογραφίες λαϊκού ύφους διατηρούνται αποσπασματικά στο βόρειο κλίτος. Στην κτητορική επιγραφή που σώζεται πάνω από τη νότια είσοδο του νάρθηκα, αναφέρεται ως έτος ανέγερσης το 1799. Είναι άγνωστο αν η χρονολογία αφορά το κτίσμα στο σύνολό του ή μόνο το νάρθηκα. Το πιθανότερο είναι ότι τα διάφορα μέρη του ναού κατασκευάστηκαν τμηματικά, χωρίς όμως μεγάλη χρονική απόσταση μεταξύ τους. Ο ναός του Αϊ -Γιαννάκη είναι ένα μνημείο με πρωτοτυπία και ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που τον καθιστούν ένα από τα σημαντικότερα μεταβυζαντινά εκκλησιαστικά κτίσματα της Σάμου.