Η εκκλησία της Παναγίας είναι η παλαιότερη από τις δύο εκκλησίες του μοναστηριακού συγκροτήματος. Χρονολογείται στο δεύτερο μισό του 10ου αι. Κτισμένη σύμφωνα με τα κωνσταντινουπολίτικα πρότυπα, η εκκλησία κατέχει μια εξέχουσα θέση στην ιστορία της βυζαντινής αρχιτεκτονικής στην Ελλάδα. Η αρχιτεκτονική μορφή και ο τρόπος δομής, η εκλέπτυνση στη διάρθωση των εξωτερικών επιφανειών και ο εξαιρετικός πλούτος στον αρχιτεκτονικό διάκοσμο προκάλεσαν από νωρίς το ενδιαφέρον των μελετητών.

Ως προς τον αρχιτεκτονικό τύπο ανήκει στο σύνθετο τετρακιόνιο σταυροειδή εγγεγραμμένο ναό με τρούλο, τον τύπο δηλαδή που χαρακτηρίζει την αρχιτεκτονική σχολή της Κωνσταντινούπολης. Όπως συχνά συμβαίνει στα μοναστήρια, στον κυρίως ναό έχει προσαρτηθεί ευρύχωρος νάρθηκας, η λιτή. Δυτικά της λιτής, ο ιδιότυπος εξωνάρθηκας αποτελείται από ένα ανοικτό προστώο με δύο κλειστά διαμερίσματα στα δύο άκρα, τα οποία προεξείχαν από το περίγραμμα του κυρίως ναού. Το νότιο διαμέρισμα του εξωνάρθηκα ενσωματώθηκε στη μεταγενέστερη εκκλησία, το καθολικό της μονής. Στη διάρκεια αναστηλωτικών εργασίων, κάτω από την ορθομαρμάρωση του καθολικού αποκαλύφθηκε μια εξαιρετική τοιχογραφία, που διακοσμούσε άλλοτε τον ανατολικό τοίχο του νοτίου διαμερίσματος του εξωνάρθηκα. Η μοναδική τοιχογραφία που σώθηκε από την αρχική διακόσμηση του ναού της Παναγίας ιστορεί την εμφάνιση του αρχάγγελου Μιχαήλ στον Ιησού του Ναύη πριν από την άλωση της Ιεριχούς. Τοιχογραφίες διασώζονται και στο νότιο σκέλος του σταυρού και το διακονικό. Παριστάνονται συνολικά πέντε μορφές ιεραρχών, που έχουν χρονολογηθεί στο τέλος του 12ου αι.